Post on 22-Nov-2020
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS
NÓS
DIRETOR PRESIDENTE
DIRETOR CIENTÍFICO
DIRETOR ADMINISTRATIVO-FINANCEIRO
Prof. Dr. André Luís Silva dos Santos
Prof. Dr. João Batista Bottentuit Júnior
Maurício Oliveira Brandão Ferreira
____________________________________________________ FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA E AO
DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO DO MARANHÃO
Rua Perdizes, 05, qd. 37, Jd. Renascença,
São Luís-MA – Brasil – 65075-380
Fone: +55(98) 2109.1400
www.fapema.br
gabinete@fapema.br
Twitter: @fapema_maranhao
Instagram: fapema_oficial
Facebook: facebook.com/fapema
Youtube: Fapema Oficial
Mais Ciência e Inovação no Maranhão Coleção: FAPEMA de 2015 a 2018
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS
NÓS
VOLUME 1 1ª Edição
São Luís, MA 2020
© 2020, dos autores Idealização Alex Oliveira de Souza Capa e projeto editorial Joana Oliveira de Oliveira Preparação e revisão de texto Aline Silva Andrade Nunes Cláudio Antonio Amaral Moraes João Arthur Reis Kiany Sirley Brandão Cavalcante Leidyane Ramos Matos Maristela Sena Silvane Magali Vale Nascimento Taciana Nogueira de Sousa Campelo Editoração eletrônica Motta Junior
Ficha catalográfica Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)
F982
FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA E AO DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO
E TECNOLÓGICO DO MARANHÃO (FAPEMA).
Coletânea de Pesquisa Cientifica. Volume 1. MAIS CIÊNCA E INOVAÇÃO
PARA TODOS NÓS. Coleção: FAPEMA de 2015 a 2018. [livro eletrônico] /
Organizado pelo Núcleo de Planejamento Fapema. - São Luís: FAPEMA, 2020.
256 p. il.
Vol. 1. Saúde e Tecnologia
ISBN 978-65-88387-01-6
1. Pesquisa. 2. Pesquisadores do Maranhão. 3. Saúde. 4. Tecnologia. 5. Editais-
Fapema. I. Fundação de Amparo à Pesquisa e ao Desenvolvimento Científico e
Tecnológico do Maranhão. II. Título. III. FAPEMA.
CDU [001:061.27] (081.1) (812.1)
CDD 001.42
Ficha catalográfica elaborada por Fernanda Kátia Silva de Sousa – CRB-13/641/MA
O conteúdo desta obra é de exclusiva responsabilidade dos autores.
S U M Á R I O INTRODUÇÃO ............................................................................................................... 7
SEÇÃO 1: CIÊNCIA E TECNOLOGIA PARA A SAÚDE ..................................... 8
Capítulo 1. BIOSSENSORES COMO PLATAFORMAS DE DIAGNÓSTICO RÁPIDO NA HANSENÍASE ................................................................................................................ 9
Capítulo 2. ATENÇÃO BÁSICA EM SAÚDE E MORTALIDADE INFANTIL NO BRASIL AO LONGO DO SÉCULO XXI: UMA ABORDAGEM COM ÊNFASE NO MARANHÃO ....................................................................................................................... 19
Capítulo 3. AVALIAÇÃO DOS MÉTODOS DE DIAGNÓSTICO, ADESÃO AO TRATAMENTO DE TUBERCULOSE E RASTREAMENTO DE TUBERCULOSE LATENTE EM CONTATOS INTRADOMICILIARES EM SÃO LUÍS – MA ............... 45
SEÇÃO 2: CIÊNCIA E TECNOLOGIA PARA A SUSTENTABILIDADE ......... 61
Capítulo 4. ANÁLISE DE VIABILIDADE ECONÔMICA DO MERCADO DE MICROGERAÇÃO FOTOVOLTAICA ON GRID NO ESTADO DO MARANHÃO. 62
Capítulo 5. RESÍDUOS SÓLIDOS NAS PRAIAS DA AVENIDA LITORÂNEA DE SÃO LUÍS-MA.................................................................................................................... 80
Capítulo 6. QUALIDADE AMBIENTAL: PROMOVENDO SAÚDE E A CONSERVAÇÃO DOS RECURSOS AQUÁTICOS DE SANTO AMARO-MA...... 100
Capítulo 7. RESTAURAÇÃO DE VEGETAÇÃO NATIVA NO PARQUE NACIONAL DOS LENÇÓIS MARANHENSES: SELEÇÃO DE ESPÉCIES, TAXA DE CRESCIMENTO E SOBREVIVÊNCIA ............................................................................ 119
SEÇÃO 3: ROBÓTICA, INOVAÇÃO E CIÊNCIA DE DADOS..........................137
Capítulo 8. ANÁLISE DE DADOS DE MÍDIAS SOCIAIS E SISTEMAS DE RELACIONAMENTO DE CLIENTES: ESTUDOS DE CASO EM GOVERNO ELETRÔNICO ................................................................................................................... 138
Capítulo 9. CONSTRUÇÃO E ESTUDOS ELETROQUÍMICOS DE ÂNODOS PARA BATERIAS E SUPERCAPACITORES A PARTIR DE RESÍDUOS AMBIENTAIS .. 155
Capítulo 10. LABORATÓRIO DE COGNIÇÃO DE MÁQUINA, OTIMIZAÇÃO E ROBÓTICA: PRINCIPAIS ACHADOS E CONTRIBUIÇÕES ..................................... 170
Capítulo 11. JOGOS, GAMIFICAÇÃO, ACESSIBILIDADE E AUTORIA INTELIGENTE: UM RELATO SOBRE PESQUISAS DO LABORATÓRIO JOGA-AI......................................................................................................................................... 192
SEÇÃO 4: MATEMÁTICA, QUÍMICA E FÍSICA .................................................. 217
Capítulo 12. CÁLCULOS AB INITIO DE NANOESTRUTURAS DE MoS2: PROPRIEDADES ESTRUTURAIS, ELETRÔNICAS E VIBRACIONAIS .................. 218
Capítulo 13. SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DE ÓXIDOS CERÂMICOS À BASE DE MCr2O4, DOPADOS COM COBRE POR PROCESSO QUÍMICO ..................... 239
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
INTRODUÇÃO
A Fundação de Amparo à Pesquisa e ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Maranhão (FAPEMA) tem o objetivo de promover o desenvolvimento humano por meio da pesquisa científica e de inovação tecnológica. Atende as demandas do setor produtivo e da sociedade em geral e contribui para a formação e fixação de talentos humanos. As suas ações buscam no fortalecimento da ciência e de suas aplicações, em todos os níveis do conhecimento.
A política do atual governo para a ciência, tecnologia e inovação, a ser executada pela FAPEMA, articula-se a partir da política nacional e, para tanto, propõe a adoção de três áreas temáticas transversais para o amparo e o fomento às ciências de base e aplicadas:
1 - Desenvolvimento social do Maranhão, tema que estimula a articulação dos trabalhos científicos com a inclusão social, produtiva e digital.
2 - Promoção e proteção dos recursos naturais e do meio ambiente, focada no estímulo à reflexão dos trabalhos científicos em relação à sustentabilidade.
3 - Desenvolvimento da competitividade no estado, com o objetivo de fomentar a articulação entre a pesquisa e a inovação, institutos de ciência e tecnologia e a empresas.
As diretrizes traçadas pelo Governo do Estado induzem a montagem de uma política que tem a inclusão social como foco estratégico para o desenvolvimento de políticas públicas e que permite que cada um dos cidadãos tenha a oportunidade de conseguir ou adquirir conhecimento básico e necessário para ampliar as oportunidades na sociedade.
Para isso, a estratégia da FAPEMA impõe a estruturação de suas ações em quatro linhas, 15 programas e 43 editais que financiam a pesquisa no estado.
8
1 CIÊNCIA E
TECNOLOGIA
PARA A SAÚDE
SEÇÃO 1
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
CAPÍTULO 01
BIOSSENSORES COMO PLATAFORMAS DE DIAGNÓSTICO
RÁPIDO NA HANSENÍASE
Mayara Ingrid Sousa Lima1 Emilly Caroline dos Santos Moraes2
Natalia Carine Almeida Conceição3 Meydson Benjamim Carvalho Correa3
Ricardo Mendes Gonçalves3
1 Departamento de Biologia da Universidade Federal do Maranhão. 2 Mestranda em Ciências da Saúde, Universidade Federal do Maranhão. 3 Graduanda em Ciências Biológicas, Universidade Federal do Maranhão.
RESUMO
A hanseníase é uma doença infecciosa que faz parte do grupo de Doenças Tropicais Negligenciadas, caracterizadas por causarem sérios problemas de saúde pública ao redor do mundo devido aos altos índices de incidência, prevalência e danos potenciais na saúde dos indivíduos acometidos. Mesmo com todos esses fatores atrelados à doença, a hanseníase continua a ter uma detecção de novos casos e prevalência de casos antigos elevada no Brasil, especialmente no estado do Maranhão, onde é considerada hiperendêmica. Embora seja considerada uma das enfermidades mais antigas da humanidade, atualmente ainda carece de métodos de detecção, acompanhamento e diagnóstico precoce na rede pública e que dispensem a utilização de grandes equipamentos laboratoriais, materiais de insumo e reagentes. Portanto, a estratégia deste trabalho consistiu na elaboração de uma plataforma eletroquímica capaz de detectar rapidamente anticorpos em amostras biológicas que respondam de forma específica à presença do Mycobacterium leprae (agente causador da hanseníase) no organismo. Para isso, foram utilizados um sistema formado por eletrodos impressos de carbono modificados quimicamente, peptídeos recombinantes específicos da micobactéria (ML-1 e ML-2) utilizados como antígeno, amostras biológicas (soro e saliva) para reconhecimento e interação específica antígeno-anticorpo e um potenciostato responsável pela passagem de correntes e promoção dos sinais decorrentes das modificações e interações que ocorriam na superfície dos eletrodos. Nossos resultados evidenciaram diferenças nos sinais eletroquímicos entre amostras oriundas
10
de pacientes com a doença e indivíduos que nunca tiveram exposição direta com o bacilo causador, possibilitando a distinção entre grupos saudáveis e pacientes. Esse perfil diferencial foi encontrado tanto em amostras sorológicas quanto em amostras salivares e com diferentes técnicas eletroquímicas, apontando para a versatilidade do uso e escolha de fluidos a serem utilizados. Dessa forma, foi possível desenvolver o primeiro protótipo de biossensores eletroquímicos para detecção de anticorpos em pacientes com hanseníase. Ademais, os resultados obtidos neste projeto enfatizam o caráter promissor das nossas plataformas, por serem rápidas, sensíveis, com menores custos, portáteis, versáteis e capazes de auxiliar no monitoramento de grandes contingentes populacionais, como no caso do Maranhão que necessita de estratégias eficientes de controle, erradicação e epidemiologia da doença.
Palavras-chave: hanseníase; biossensores eletroquímicos;
1. INTRODUÇÃO
1.1. CONTEXTUALIZANDO O PROBLEMA DA HANSENÍASE NO
MARANHÃO
O Maranhão é o segundo estado do Brasil em detecção de casos
novos de hanseníase, com uma taxa 53,91 casos/100 mil habitantes e,
ainda, apresenta o maior índice de prevalência da hanseníase,
considerando os estados da região Nordeste (BRASIL, 2018). Por isso, o
Maranhão é considerado como uma região de alta endemia, sendo
agrupado em um dos 10 “clusters” de alto risco para a hanseníase no Brasil
(WHO, 2014), conforme apresentado na Figura 1.
Nos anos de 2010, a capital do estado registou 60,1 casos novos
para 100.000 habitantes; enquanto que Imperatriz, a segunda maior cidade
do Maranhão, apresentou, no mesmo ano, um coeficiente de detecção de
137,5 casos para cada 100.000 habitantes (PINHO et al., 2015).
Esses dados epidemiológicos reforçam a importância do controle da
hanseníase no estado do Maranhão e uma das formas mais efetivas de
estratégias de controle consiste em propiciar um diagnóstico rápido e que
atinja um amplo espectro populacional.
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
Figura 1: Análise de agrupamento (clusters) da taxa média de detecção da
hanseníase no Brasil entre 2011-2013.
Fonte: http://www.who.int/lep/resources/Cluster_analysis/en/
1.2. DIAGNÓSTICO PRECOCE COMO ESTRATÉGIA DE CONTROLE
O diagnóstico da hanseníase é clínico, baseado na anamnese do
paciente e exame dermatoneurológico, com a finalidade de identificar
lesões na epiderme, áreas com modificações de sensibilidade e
comprometimento motor (CRUZ et al., 2017). Paralelamente, exames
laboratoriais são essenciais para confirmação e classificação correta da
maioria dos casos suspeitos que inclui, especialmente, a análise dos índices
de baciloscopia do esfregaço dérmico. Porém, a baciloscopia consiste em
uma técnica invasiva e com baixa sensibilidade, especialmente para a
12
forma tuberculoide da doença, onde os bacilos são raros ou ausentes
(EICHELMANN; GONZÁLEZ, 2013).
Mais recentemente, a utilização da Reação em Cadeia da Polimerase
(PCR) para amplificação do DNA de Mycobaterium leprae, que
eventualmente está presente em amostras de esfregaço dérmico, biópsias
de pele e nervo, pode representar um indicador de infecção muito preciso
na hanseníase, sendo, portanto, um teste laboratorial complementar
(MARTINEZ et al., 2014).
Alguns testes sorológicos têm sido empregados como métodos de
diagnóstico complementar como, por exemplo, a detecção de anticorpos
anti-PGL-1 (Glicolipídeo Fenólico-1) por ELISA (Ensaio de Imunoabsorção
Enzimática). A comprovação da especificidade do PGL-1 possibilitou
grandes inovações no diagnóstico sorológico da hanseníase, com o uso
dessa molécula, nativa ou sintética, em ensaios sorológicos, que tem
auxiliado no monitoramento de contatos e no diagnóstico precoce de
infecções subclínicas (DE MOURA et al., 2008; BAZAN-FURINI et al., 2011).
Porém, torna-se importante desenvolver plataformas que permitam
o monitoramento rápido da hanseníase em campo, como os testes rápidos.
Essas plataformas não definem o diagnóstico, mas são extremamente úteis
para o monitoramento de grandes populações em área de endemia, como
no Maranhão.
1.3. ALTERNATIVAS PARA O DIAGNÓSTICO RÁPIDO: SENSORES
BIOLÓGICOS
Um biossensor é definido como um dispositivo que contém um
material biológico sensível imobilizado a um transdutor, produzindo um
valor quantitativo através de sinais elétricos, térmicos ou ópticos,
proporcional à concentração do analito em questão (THÉVENOT et al.,
2001). Assim, os biossensores apresentam três componentes principais: o
elemento de reconhecimento biológico, o qual identifica o estímulo; o
transdutor, que converte o estímulo em sinal mensurável e o sistema de
processamento de dados, que envolve a amplificação e a exibição dos
dados em um formato apropriado (PERUMAL; HASHIM, 2014). Atualmente,
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
já existem eletrodos comerciais impressos, bem como potenciostatos
(transdutores) portáteis acoplados a sistemas computacionais em tablets
e smartsphones, o que facilita a aplicação desse tipo de tecnologia em
plataformas de monitoramento rápido de doenças infecciosas.
Nesse sentido, a estratégia do projeto foi desenvolver biossensores,
utilizando antígenos sintéticos desenvolvidos pelo próprio grupo de
pesquisa, para o diagnóstico rápido da hanseníase, sendo medida
diretamente a interação entre anticorpos específicos dos indivíduos e o
antígeno de escolha, a partir de amostras de sangue e saliva.
2. METODOLOGIA
2.1 COMO O NOSSO BIOSSENSOR FOI CONSTRUÍDO?
Foram utilizados eletrodos impressos de carbono (SPCE) no modelo
DS110 DropSens®, contendo os eletrodos de trabalho (4 mm de diâmetro)
e auxiliar de carbono, eletrodo de referência de prata. O Potenciostato
utilizado para controlar as diferenças de potencial elétrico foi o modelo Em
Stat Blue da PalmSens® com conector para eletrodo impresso, sendo um
potenciostato portátil e com um software de processamento de dados que
permite a leitura em tablets e smartsphones.
A superfície do eletrodo de trabalho foi funcionalizada quimicamente
e modificada com o peptídeo sintético obtido e patenteado pelo nosso
grupo de pesquisa. A varredura inicial foi obtida por voltametria cíclica ou
pulso diferencial, utilizando o par redox ferro/ferricianeto de potássio. O
bloqueio da superfície foi realizado utilizando BSA (albumina do soro
bovino). As amostras sanguíneas ou salivares de pacientes com hanseníase
multibacilares (possuem grande quantidade do Mycobaterium leprae) e
controles endêmicos (indivíduos que vivem em área de endemia, mas
relatam nunca terem tido contato com pacientes com hanseníase) foram
adicionadas, em eletrodos distintos, com o peptídeo previamente
imobilizado e a varredura realizada por voltametria cíclica ou pulso
diferencial. O processo completo da imobilização do peptídeo até a leitura
da amostra tem duração de aproximadamente 2 horas. A síntese da
construção do sensor é apresentada na Figura 2.
14
Figura 2. Representação esquemática do biossensor eletroquímico.
Fonte: próprio autor.
3. RESULTADOS OBTIDOS COM O PROJETO
Os primeiros resultados referem-se à imobilização, no eletrodo
printado, dos dois peptídeos sintéticos utilizados no projeto, aqui
denominados ML-1 e ML-2, conforme representado na Figura 3. A
imobilização dos peptídeos na superfície do eletrodo é confirmada pela
diminuição do pico de oxidação e redução comparada ao ferricianeto de
potássio, que foi utilizado como eletrólito de referência. A Figura 3
apresenta um gráfico do tipo voltamograma, obtido a partir da análise de
voltametria cíclica, onde se observa um deslocamento da corrente após a
imobilização do peptídeo. Esse resultado está indicado pela linha vermelha
do gráfico para o peptídeo ML-1 (Figura 3A) e pela linha azul para o
peptídeo ML-2 (Figura 3B).
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
Figura 3: Voltamograma após imobilização do peptídeo. Linha preta indica
a leitura apenas com ferricianeto de potássio- K3[Fe(CN)6]. Linha
vermelha em A indica a leitura após imobilização do ML-1. Linha azul em B
indica a leitura após imobilização do ML-2.
Fonte: próprio autor.
Após a imobilização do peptídeo, apresentamos o resultado onde
mostra a distinção entre as amostras biológicas de indivíduos doentes
(pacientes com hanseníase multibacilares) e indivíduos não doentes
(controles endêmicos). A Figura 4A apresenta o resultado utilizando o
peptídeo ML-1 com amostras sorológicas (obtidas do sangue) em um
gráfico de voltametria cíclica, onde é possível observar a redução no tipo
de oxidação no grupo de pacientes com hanseníase multibacilares em
comparação com os indivíduos do grupo controle endêmicos, reforçando
que o biossensor desenvolvido nesse projeto consegue diferenciar
indivíduos que foram expostos à infecção pelo Mycobaterium leprae
daqueles indivíduos não expostos.
A Figura 4B demonstra resultados semelhantes utilizando o peptídeo
ML-2 com amostras de saliva dos indivíduos avaliados. Nesse caso, o
gráfico de voltametria de pulso diferencial também revela a nítida
diferenciação entre os pacientes com hanseníase multibacilares e os
controles endêmicos. Nesse caso, temos um resultado inicial muito
promissor considerando que a amostra biológica utilizada é menos
16
invasiva e mais compatível com aplicações desse biossensor em avaliações
de indivíduos no campo.
Figura 4: Gráficos comparativos de pacientes com hanseníase e indivíduos
controles. Em A são apresentados os resultados para o peptídeo ML-1,
onde a linha cinza corresponde amostras de pacientes com hanseníase
multibacilares (pool MB) e a linha azul à amostras de pacientes controles
endêmicos (pool EC). Em B temos os resultados para o peptídeo ML-2,
onde a linha azul representa a leitura após a imobilização do peptídeo ML-
2, a linha verde às amostras de controles endêmicos (pool saliva MB) e a
linha vermelha às amostras de pacientes com hanseníase (pool saliva MB).
Fonte: próprio autor.
4. CONCLUSÕES
Com esse projeto foi possível desenvolver o primeiro protótipo de
dois biossensores eletroquímicos para detecção de anticorpos
(imunossensor) em indivíduos com hanseníase. Essa plataforma é bastante
promissora para ser aplicada no monitoramento rápido da hanseníase,
especialmente em áreas de grande endemia como no estado do Maranhão,
considerando a possibilidade de um dispositivo portátil, rápido e barato,
que pode ser utilizado no campo. Estima-se que no futuro esse tipo de
dispositivo possa ser utilizado em campanhas e postos de saúde para
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
realizar um “screening” de indivíduos que foram expostos ao
Mycobacterium leprae, funcionando como um marcador de infecção,
especialmente para grupos de risco, como os contatos domiciliares. Além
disso, a utilização de fluidos biológicos, como a saliva, auxilia nessa
abordagem de monitoramento rápido, considerando que a coleta desse
material biológico não é invasiva.
Porém, precisamos ressaltar que estes resultados são ainda iniciais e
que existe a necessidade de validar esses biossensores em um número
maior de amostras, utilizando pacientes com diferentes formas clínicas da
hanseníase e também indivíduos que são contatos domiciliares, de maneira
a ampliar o tamanho de amostras avaliadas e definir a robustez da
plataforma.
REFERÊNCIAS
BAZAN-FURINI, Renata et al. Early detection of leprosy by examination of
household 319 contacts, determination of serum anti-PGL-1 antibodies and
consanguinity. Memórias 320 do Instituto Oswaldo Cruz, v. 106, n. 5, p. 536-
540, 2011.
CRUZ, R. C. DA S. et al. Leprosy: Current situation, clinical and laboratory aspects, treatment history and perspective of the uniform multidrug therapy for all patients. Anais Brasileiros de Dermatologia, v. 92, n. 6, p. 761–773, 2017.
DE MOURA, R. S. et al. Sorologia da hanseníase utilizando PGL-I: Revisão sistemática. Revista da Sociedade Brasileira de Medicina Tropical, v. 41, n. SUPPL. 2, p. 11–18, 2008.
EICHELMANN, K.; GONZÁLEZ, S. E. G. Leprosy . An Update : Definition ,
Pathogenesis , Classification , Diagnosis , and Treatment ଝ. v. 104, n. 7, p.
554–563, 2013.
MARTINEZ, A. N. et al. PCR-Based Techniques for Leprosy Diagnosis: From the Laboratory to the Clinic. PLoS Neglected Tropical Diseases, v. 8, n. 4, p. 1–8, 2014.
PERUMAL, V.; HASHIM, U. Advances in biossensors: Principle, architecture and applications. Journal of Applied Biomedicine, v. 12, n. 1, p. 1–15, 2014.
PINHO, J. D. et al. Presence of Mycobacterium leprae DNA and PGL-1
18
antigen in household contacts of leprosy patients from a hyperendemic area in Brazil. Genet Mol Res, v. 14, p. 14479–14487, 2015.
BRASIL. MINISTÉRIO DA SAÚDE. Boletim Epidemiológico - Hanseníase. v. 1, p. 0–11, 2018.
THÉVENOT, D. R. et al. Electrochemical biossensors: Recommended definitions and classification. Biossensors and Bioelectronics, v. 16, n. 1–2, p. 121–131, 2001.
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
CAPÍTULO 02
ATENÇÃO BÁSICA EM SAÚDE E MORTALIDADE INFANTIL
NO BRASIL AO LONGO DO SÉCULO XXI: UMA ABORDAGEM
COM ÊNFASE NO MARANHÃO
Erika Bárbara Abreu Fonseca Thomaz1 Amanda Namíbia Pereira Pasklan2
Rejane Christine de Souza Queiroz1 Thiago Augusto Hernandes Rocha3
Núbia Cristina da Silva Rocha4 Aline Sampieri Tonello1
João Ricardo Nickenig Vissoci4 Elaine Thumé5
Luiz Augusto Facchini6
1 Universidade Federal do Maranhão. Departamento de Saúde Pública. Programa
de Pós-Graduação em Saúde Coletiva. São Luís, MA, Brasil. 2
Universidade Federal do Maranhão. Programa de Pós-Graduação em Saúde Coletiva. São Luís, MA, Brasil.
3 Organização Pan-Americana de Saúde. Brasília, DF, Brasil.
4 Duke University. Durham, North Caroline, EUA.
5 Universidade Federal de Pelotas. Departamento de Saúde Coletiva. Programa de
Pós-Graduação em Enfermagem. Pelotas, RS, Brasil. 6Universidade Federal de Pelotas. Departamento de Medicina Social. Programa de
Pós-Graduação em Epidemiologia. Pelotas, RS, Brasil.
RESUMO
A redução da taxa de mortalidade infantil (TMI) é um grande desafio para países em desenvolvimento. Apesar da tendência e declínio, no Brasil, a TMI continua elevada e se compara a de países desenvolvidos no final da década de 70. O estudo teve por objetivos: 1) Avaliar a evolução da TMI no Brasil, segundo regiões e unidades federativas, de 2000 a 2016; 2) Identificar evidências sobre o impacto da atenção primária à saúde na redução da TMI. Trata-se de um estudo ecológico de série temporal. Foram utilizados dados secundários de todos os municípios brasileiros, do Nordeste e do Maranhão. Os dados foram obtidos dos sítios do Instituto
20
Brasileiro de Geografia e Estatística, do Departamento de Informática do Sistema Único de Saúde, do Departamento de Atenção Básica, da avaliação externa do Programa de Melhoria do Acesso e Qualidade da Atenção Básica (PMAQ-AB) e Monitoramento da Implantação e Funcionamento das Equipes de Saúde da Família. No Brasil, houve uma redução de 40,20% da TMI entre os anos 2000 e 2016, passando de 21,27 para 12,72 óbitos por mil nascidos vivos. No Nordeste, a redução foi de 45,49% (26,51 para 14,45 óbitos por mil nascidos vivos) e no Maranhão foi de 20,39% (18,83 para 14,99 óbitos por mil nascidos vivos). As principais causas de óbitos se mantiveram no período de 16 anos, no Brasil, Nordeste e Maranhão, que foram: afecções originadas no período perinatal e malformação congênita, deformidades e anomalias cromossômicas. No Maranhão, a TMI foi associada às variáveis: renda per capita, proporção de UBS com organização da referência para o parto, taxa de desemprego, índice de acessibilidade, estratificação do desempenho em saúde e infraestrutura das UBS. Conclui-se que houve uma crescente redução da TMI, de 2000 a 2016, no Brasil, mesmo nas regiões menos desenvolvidas. As principais causas de óbitos infantis foram por eventos preveníveis. A efetivação de políticas de atenção primária em saúde que favoreçam o acesso e qualidade dos serviços poderá favorecer o alcance das metas de saúde infantil propostas pelas Nações Unidas até o ano 2030.
Palavras-chave: Epidemiologia. Mortalidade Infantil. Atenção Primária à
Saúde. Serviços de Saúde.
1 APRESENTAÇÃO
A mortalidade na infância (em menores de cinco anos) e a
mortalidade infantil (em menores de um ano) são mundialmente
monitoradas e representam alguns dos principais indicadores de
desenvolvimento socioeconômico de uma população (UNICEF, 2018). Em
2000, a Organização das Nações Unidas (ONU) propôs oito Objetivos de
Desenvolvimento do Milênio (ODM), com metas a alcançar até 2015, para
orientar os esforços de 191 nações signatárias, incluindo o Brasil (ONU,
2006). Para o objetivo número quatro se estabeleceu reduzir a mortalidade
na infância em 2/3, entre 1990 e 2015. Nesse período, houve redução de
53% da taxa de mortalidade nas crianças menores de cinco anos no mundo,
portanto, abaixo da meta, mas o Brasil alcançou a meta. A expressiva
redução da pobreza, aumento da escolaridade, da oferta de emprego e do
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
saneamento básico nas últimas duas décadas contribuíram para a melhoria
dos indicadores de saúde brasileiros. Houve, também, grande aumento da
oferta de serviços de saúde básicos para a população brasileira.
Organizações internacionais apontam o Programa Bolsa Família, a
Estratégia Saúde da Família (ESF) e o Programa Nacional de Imunização
dentre as principais políticas públicas responsáveis pela redução dos
óbitos infantis no país. Porém, apesar dos avanços e da redução
significativa das taxas de mortalidade em menores de cinco anos no Brasil,
os óbitos em menores de um ano (mortalidade infantil) ainda não estão
dentro dos parâmetros recomendados pela Organização Mundial de Saúde
– OMS (até 10 óbitos em menores de um ano a cada 1000 nascidos vivos).
As taxas de mortalidade permanecem elevadas especialmente nas
populações mais pobres e desassistidas, evidenciando ainda grandes
iniquidades no país. Nesse contexto, o estado do Maranhão, mesmo tendo
apresentado significativa melhora em indicadores socioeconômicos, ainda
está entre as 10 unidades da federação com maior taxa de mortalidade
infantil (TMI). Neste capítulo, apresentamos a hipótese de que problemas
no acesso e na qualidade dos serviços de saúde na Atenção Básica são
fatores relacionados à persistência de altas taxas de mortalidade infantil
no Brasil e no Maranhão.
2 MORTALIDADE INFANTIL E SERVIÇOS DE SAÚDE NO SÉCULO XXI
A mortalidade infantil, definida como a morte de crianças menores
de um ano, apresenta dois componentes: i) mortalidade neonatal precoce
e tardia; e ii) mortalidade pós-neonatal. A mortalidade neonatal precoce
refere-se aos óbitos ocorridos no período de tempo entre o nascimento e
o 6º dia de vida; a neonatal tardia, do 7º ao 27º dia; e a mortalidade pós-
neonatal, do 28º ao 364º dia de vida (BRASIL, 2009).
Entre 1990 e 2015, registraram-se quedas nas TMI no Brasil. Houve
decréscimo de 29,01% entre 1930 e 1970, passando de 162 para 115 óbitos
por mil nascidos vivos. Nas duas décadas seguintes, houve uma queda de
58,3%, diminuindo de 115 para 48 óbitos por mil nascidos vivos. No período
de 1990 a 2015, observou-se uma redução ainda maior: 71,3%, passando de
47,1 para 13,5 óbitos em menores de um ano por mil nascidos vivos,
22
considerada uma das maiores quedas registradas no mundo (LEAL et al.,
2018). Estas taxas, porém, continuam elevadas se comparadas às de países
desenvolvidos no final da década de 70 (LEAL et al., 2018; ORTEGA;
SANJUÁN; CASQUERO, 2017; COLLISON, 2016; LANSKY; FRANÇA; LEAL,
2002). Além disso, há evidências de que após 2015, com as políticas de
austeridade fiscal no Brasil, estas taxas voltaram a crescer (COLLUCCI,
2018; RASELLA et al., 2018).
Ao associar esses fatores às desigualdades de direitos, como as
diferentes formas de acesso aos serviços de saúde, saneamento básico,
alimentação, educação e emprego, evidenciam-se diferentes
probabilidades de uma criança vir a morrer antes de completar seu
primeiro ano de vida (BITTENCOURT et al., 2014).
A mortalidade infantil é, portanto, um dos principais indicadores de
desenvolvimento socioeconômico e de condições de saúde dos países,
geralmente decorrente de fatores evitáveis (KUMAR et al., 2013; SINGH;
KUMAR; KUMAR, 2013). Assim, políticas públicas foram implantadas para
diminuir a TMI, como o incentivo da queda da fecundidade, especialmente
na década de 1980, e, mais recentemente, a implantação de programas de
transferência condicionada de renda, como o Bolsa Família, e a expansão
de serviços de saúde na Atenção Básica, como a ESF (AQUINO; OLIVEIRA;
BARRETO, 2009; BRASIL, 2005).
A Atenção Básica no Brasil é orientada pelos atributos de
longitudinalidade, integralidade, coordenação do cuidado, primeiro
contato (ou porta de entrada preferencial no sistema), enfoque na pessoa
(não na doença) e na família, orientada à comunidade de modo a valorizar
os aspectos culturais (BRASIL, 2011b; STARFIELD, 2002). É caracterizada
por um conjunto de ações, que ocorrem a nível individual e coletivo, com
o objetivo de promover, reabilitar e manter a saúde, além de prevenir,
diagnosticar e tratar agravos. O trabalho desenvolvido por uma equipe
multidisciplinar é direcionado a populações de territórios delimitados, com
responsabilidade sanitária e atividades realizadas de acordo com o perfil
epidemiológico da população local (BRASIL, 2012).
As mortes infantis têm uma relação com fatores como pobreza,
desigualdade social, prematuridade, cesariana, asfixia e infecções
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
ocasionadas por condições que poderiam ser controladas com ações
eficientes e efetivas no período pré-natal, na atenção ao período do parto
e nos cuidados imediatos ao recém-nascido (SLINKARD et al., 2018; MAGE;
DONNER; HOLMES, 2018; LI et al., 2018; BITTENCOURT et al., 2014; JONES
et al., 2003). Para seu enfrentamento, trata-se de buscar os fatores
multidimensionais envolvidos, abordando os diferentes níveis de atenção
para identificar as melhores práticas a serem realizadas em cada contexto.
Há evidências que sustentam a necessidade de melhorias no acesso
e na qualidade da atenção dos serviços da Atenção Básica como forma de
contribuir para a diminuição dos óbitos infantis (SLINKARD et al., 2018;
LEAL et al., 2018; BLACK et al., 2017; KARRA; FINK; CANNING, 2016;
SAUVEGRAIN; RICO-BERROCAL; ZEITLIN, 2016; GORGOT et al., 2011;
MALTA et al., 2010; SHI et al., 2004; LANSKY; FRANÇA; LEAL, 2002). Tais
evidências, porém, são oriundas de estudos de revisão da literatura (LEAL
et al., 2018; BLACK et al., 2017; PERRY et al., 2017) realizados em outros
países (SLINKARD et al., 2018; KARRA; FINK; CANNING, 2016;
SAUVEGRAIN; RICO-BERROCAL; ZEITLIN, 2016) com amostra pequena e
sem representatividade nacional (GORGOT et al., 2011) ou de notas
técnicas (BRASIL, 2015; BRASIL, 2014; MALTA et al., 2010) com diferentes
métodos de avaliação dos serviços de saúde.
Recentemente, o Ministério da Saúde implementou no Brasil o
Programa de Melhoria do Acesso e da Qualidade da Atenção Básica
(PMAQ-AB) uma proposta que avaliou a estrutura, o processo de trabalho
e a satisfação do usuário do SUS nas Unidades Básicas de Saúde (UBS) de
todas as regiões do Brasil (BRASIL, 2011a; BRASIL, 2015). Vários trabalhos
já foram publicados com esses dados (CHAVES et al., 2018; SOUZA et al.,
2017; TOMASI et al., 2017; REIS et al., 2017; PROTASIO et al., 2017; FAUSTO
et al., 2017; NEVES et al., 2017). Até o momento, porém, não identificamos
estudos que investigassem o papel dos serviços de saúde na redução da
mortalidade infantil, com base nesses dados de abrangência nacional.
É possível que o acesso e a qualidade da assistência ao pré-natal e
pós-natal ao recém-nascido ofertados na Atenção Básica influenciem as
principais causas de mortes em menores de um ano. É sensato, portanto,
considerar a hipótese de que locais com melhores condições da estrutura
24
da UBS e do processo de trabalho dos profissionais das equipes de
Atenção Básica apresentem redução mais acentuada nas TMI.
Um dos estados brasileiros com maiores TMI, porém com grande
redução entre 1990 e 2015, foi o Maranhão, passando de 76,6 (em 1990)
para 16,06 (em 2015) óbitos a cada 1000 nascidos vivos, com redução
média de 79,1% no período (PASKLAN, 2018). O estado apresenta baixos
indicadores de desenvolvimento social. Nenhum dos municípios tem Índice
de Desenvolvimento Humano (IDH) muito alto, apenas quatro (1,87%) têm
IDH alto, a maioria tem IDH médio (25,34%) ou baixo (70,96%) e quatro
apresentaram IDH muito baixo em 2010.
Assim, evidencia-se a necessidade de avaliar a disponibilidade de
recursos humanos, insumos e outros elementos estruturais e do processo
de trabalho como potenciais fatores associados à redução da mortalidade
infantil no Maranhão, comparado ao Nordeste e ao Brasil. O conhecimento
do impacto da Atenção Básica sobre a mortalidade infantil direciona
investimentos voltados para as políticas e os programas de saúde materno-
infantil, direcionando os esforços de modo a potencializar os
investimentos.
Os objetivos deste estudo foram: 1) Descrever as tendências nos
indicadores de mortalidade infantil, discutindo as principais causas de
óbito em menores de um ano no Brasil, região Nordeste e Maranhão; e 2)
Analisar a associação de características da Atenção Básica com a
mortalidade infantil.
3 MÉTODOS
Foi realizado um estudo ecológico, descritivo e analítico, utilizando
diferentes bases de dados. A etapa descritiva considerou dados
longitudinais (2000 a 2016) sumarizados para o estado do Maranhão,
região Nordeste e Brasil. A etapa analítica utilizou dados transversais
(2014), por ocasião da realização do segundo ciclo do PMAQ-AB,
agregados para o nível do município. As variáveis socioeconômicas,
demográficas, de cobertura dos serviços de saúde da Atenção Básica,
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
estrutura das UBS e processo de trabalho das equipes da Atenção Básica,
bem como a fonte e o período da coleta estão sintetizados no Quadro 1.
Foram selecionadas todas as equipes participantes do PMAQ-AB
(n=30522), distribuídas em Unidades Básicas de Saúde (UBS) em 5077
municípios brasileiros. Perdas por incompletude dos dados levaram a uma
amostra final de 29778 equipes de Atenção Básica, em 24055 UBS,
distribuídos em 5011 municípios.
Os dados relacionados às taxas de mortalidade foram obtidos junto
ao Sistema de Informação de Mortalidade (SIM) disponível no
Departamento de Informática do Sistema Único de Saúde (DATASUS),
compreendendo o período de 2000 a 2015. Dados econômicos e
demográficos foram obtidos junto ao Instituto Brasileiro de Geografia e
Estatística (IBGE) e os dados e demandas de serviço foram obtidos com o
DATASUS.
Foram consideradas as seguintes variáveis: proporção de menores
de cinco anos, número de nascidos vivos, taxa de analfabetismo, renda per
capita, taxa de desemprego, proporção de parto vaginal e proporção de
parto hospitalar. Mais detalhes sobre as fontes dos dados, períodos e
classificação das variáveis são apresentados no Quadro 1. As variáveis
referentes à equipe mínima, equipamentos e materiais, insumos,
imunobiológicos e testes diagnósticos foram agrupadas segundo a média
em um escore, denominado infraestrutura, que serviu como parâmetro de
estrutura das UBS, nas quais as equipes de saúde estavam alocadas.
As variáveis de horário mínimo de funcionamento, funcionar em dois
turnos, visita domiciliar, educação permanente e coordenação do cuidado
foram agrupadas de forma semelhante em um escore, denominado
disponibilidade, para evidenciar a disponibilidade da rede de cuidado.
Um índice de acessibilidade à rede de emergência foi obtido junto ao
trabalho desenvolvido por Rocha et al. (2017) que analisou a acessibilidade
a serviços de alta complexidade em todo o território brasileiro, utilizando
metodologias de geoprocessamento. Os dados referentes à classificação
dos municípios brasileiros para fins de avaliação de desempenho de
serviços de saúde foram obtidos no trabalho de Calvo et al. (2016). Essa
26
classificação permitiu agrupar os municípios brasileiros segundo uma série
de fatores determinantes para a avaliação de políticas em saúde, com foco
em desempenho. Tal abordagem permitiu estratificar os municípios do país
segundo parâmetros de similitude e, assim, tecer comparações entre
municípios com características mais próximas.
As variáveis referentes à promoção da saúde e planejamento familiar
foram agregadas em um escore relacionado às ações de promoção da
saúde e planejamento familiar. As demais variáveis (referência para o
parto, consulta no pré-natal e consulta de puericultura) foram mantidas
nas análises sem agrupamento.
Para análise do comportamento da TMI ao longo dos anos 2000 a
2016, foram confeccionados gráficos no Programa Excel-Microsoft®. O
gráfico de linha foi utilizado para detalhar a tendência da taxa no Brasil,
Nordeste e Maranhão. As taxas de mortalidade foram apresentadas e
classificadas em três cores: taxas com valor menor ou igual a 10 óbitos por
1000 nascidos vivos são consideradas aceitáveis de acordo com a
Organização Mundial de Saúde (destacadas em verde), entre 10 e 20
(amarela) e acima de 20 (vermelha).
Para analisar associações entre os diferentes aspectos da oferta de
serviços de Atenção Básica e determinantes sociais com as tendências
temporais de mortalidade infantil no país, foram realizadas: 1) análise de
clusterização espacial, baseada na abordagem diferencial da estatística
local de I de Moran (ANSELIN, 1995). As análises de clusterização foram
realizadas no software GEODA (ANSELIN; SYABRI; KHO, 2010).
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
Quadro 1. Variáveis do estudo.
INDICADOR CÁLCULO FONTE PERÍODO
VARIÁVEIS SOCIOECONÔMICAS E DEMOGRÁFICAS
Nº de nascidos vivos Nº absoluto de nascidos vivos DATASU
S 2002 e 2014
Taxa de escolaridade Nº de indivíduos de 15 anos e + de idade,
segundo grupos de anos de estudo x 100
População total com 10 anos e mais IBGE
2000 e 2010
PIB per capita (R$) Produto Interno Bruto (PIB)
Total da população IBGE
2002 e 2013
Renda per capita (R$)
Renda familiar Nº de moradores de uma residência
IBGE 2000 e
2010
GINI per capita Fórmula de Brown14 IBGE 2000 e
2010
Taxa de desemprego Nº de desempregados em um ano x 100
Total da população ativa IBGE
2000 e 2010
COBERTURA DE SERVIÇOS DE SAÚDE Cobertura de
Estratégia Saúde da Família
Nº da população cadastrada da ESF x 100 Total da população
DAB 2002 e 2014
Cobertura de Estratégia Agente
Comunitário de Saúde
Nº da população cadastrada da EACS x 100
Total da população DAB
2002 e 2014
ESTRUTURA % UBS que possui
horário de funcionamento
adequado1
Nº de UBS com funcionamento mínimo adequado x 100
Total de UBS no município
Survey/ PMAQ-
AB
2002 e 2014
% UBS que possui o nº mínimo de
profissionais por equipe2
Nº de UBS com equipe mínima x 100 Total de UBS no município
Survey/ PMAQ-
AB
2002 e 2014
% UBS com equipamento básico para consulta pré-natal e pediátrica3
Nº de UBS com equipamento básico x 100 Total de UBS no município
Survey/ PMAQ-
AB
2002 e 2014
% UBS com insumos básicos para
consulta pré-natal e pediátrica4
Nº de UBS com insumos básicos x 100 Total de UBS no município
Survey/ PMAQ-
AB
2002 e 2014
% UBS com teste rápido para gravidez,
sífilis e HIV5
Nº de UBS com testes rápidos x 100 Total de UBS no município
Survey/ PMAQ-
AB
2002 e 2014
% UBS com as vacinas hepatite B,
DT e Influenza6
Nº de UBS que dispõe das vacinas Hepatite B, DT e Influenza no calendário vacinal
básico x100
Survey/ PMAQ-
AB
2002 e 2014
28
Total de UBS no município % UBS com
medicamentos básicos existentes7
Nº de UBS que dispõe dos medicamentos básicos x 100
Total de UBS no município
Survey/ PMAQ-
AB
2002 e 2014
PROCESSO DE TRABALHO % UBS com ações de
Educação Permanente (EP)8
Nº de UBS que realiza EP x 100 Total de UBS no município
Survey/ PMAQ-
AB
2002 e 2014
% UBS que realiza coordenação do
cuidado9
Nº de UBS com coordenação do cuidado x 100
Total de UBS no município
Survey/ PMAQ-
AB
2002 e 2014
% UBS que encaminha para
outros serviços de saúde10
Nº de UBS que encaminha x 100 Total de UBS no município
Survey/ PMAQ-
AB
2002 e 2014
% UBS com ações mínimas de atenção ao pré-natal, parto e
puerpério11
Nº de UBS com ações mínimas de atenção pré-natal, parto e puerpério x 100
Total de UBS no município
Survey/ PMAQ-
AB
2002 e 2014
% UBS que realiza consulta de puericultura
Nº de UBS que realiza consulta de puericultura x 100
Total de UBS no município
Survey/ PMAQ-
AB
2002 e 2014
% UBS com ações de promoção da saúde12
Nº de UBS com promoção da saúde x 100 Total de UBS no município
Survey/ PMAQ-
AB
2002 e 2014
% UBS que realiza com frequência
visita domiciliar13
Nº de UBS com visita domiciliar x 100 Total de UBS no município
Survey/ PMAQ-
AB
2002 e 2014
% UBS com ações de planejamento
familiar
Nº de UBS com planejamento familiar x100 Total de UBS no município
Survey/ PMAQ-
AB
2002 e 2014
IMPACTO Taxa de mortalidade
infantil (TMI) Nº de óbito < 1 ano x 1000
Nascidos vivos DATASU
S 2000-2016
Mortalidade proporcional por grupos de causas
Nº de óbito por determinado grupo de causa em < 1 ano x 1000
Total de óbitos em < 1 ano
DATASUS
2000-2016
Fonte: elaboração própria PMAQ-AB: Programa de Melhoria do Acesso e da Qualidade da Atenção Básica. UBS: Unidade Básica de Saúde. DATASUS: Departamento de Informática do SUS. IBGE: Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. DAB: Departamento de Atenção Básica. ESF: Estratégia Saúde da Família. EACS: Estratégia de Agentes Comunitários de Saúde. 1 Horário de funcionamento: % de UBS no município que funciona durante, pelo menos, 2 turnos ou 8
horas/dia em 5 dias da semana. 2
Equipe mínima de AB: % de UBS no município que possui em média, pelo menos, 1 médico, 1 enfermeiro, 1 profissional técnico/auxiliar de Enfermagem e 4 ACS por equipe. 3
Equipamentos e materiais: % de UBS no município que dispõem, em condições de uso, de pelo menos 1 aparelho de pressão adulto e aparelho pediátrico, aparelho de nebulização, balança infantil, régua antropométrica, estetoscópio pediátrico, mesa para exame clínico e termômetro clínico.
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
4 Insumos: % de UBS no município que dispõem de agulhas descartáveis de tamanhos, caixas térmicas para
vacinas e seringas descartáveis de diversos tamanhos, sempre disponíveis. 5
Testes rápidos: % de UBS no município que oferta testes rápidos para diagnóstico de HIV, sífilis, gravidez, sempre disponíveis. 6
Vacinas: % de UBS no município que possui as vacinas Hepatite B, DT e Influenza sazonal, sempre disponíveis. 7
Medicamentos componentes da farmácia básica: % de UBS no município que oferta ácido fólico e sulfato ferroso, sempre disponíveis. 8
Educação permanente: % de equipes de atenção básica no município que realiza ações de educação permanente. 9
Coordenação do cuidado: % de equipes de atenção básica no município que realiza ações relacionadas à coordenação do cuidado em rede. 10
Referência para o parto: % de equipes de atenção básica no município que tem um serviço de referência e contra referência bem definido para o parto. 11
Atenção ao pré-natal, parto e puerpério com classificação de risco: % de equipes de atenção básica no município que oferta serviço à gestante, baseados na avaliação e classificação de risco e vulnerabilidade, e atendimento à intercorrência ou urgência da gestante de alto risco. 12
Promoção da saúde: % de equipes de atenção básica no município que oferta ações educativas e de promoção da saúde direcionadas a gestantes e puérperas (incluindo o aleitamento materno). 13
Visita domiciliar: % de equipes de atenção básica no município onde há visita domiciliar com a presença do ACS e outro(s) profissionais. 14
Índice de Gini da renda domiciliar per capita: mede o grau de concentração da distribuição de renda domiciliar per capita de uma determinada população e em um determinado espaço geográfico. Quanto mais próximo da unidade, maior a desigualdade na distribuição de renda (BRASIL, 2010).
4 UM PANORAMA DA MORTALIDADE INFANTIL E SERVIÇOS DE SAÚDE
NO BRASIL, NORDESTE E MARANHÃO
A TMI, em menores de um ano, no Brasil apresentou redução de
40,19% entre 2000 (21,27/1000 nascidos vivos - NV) e 2016 (12,72/1000
NV). A maior proporção de redução foi observada na região Nordeste (NE)
(45,49%), variando de 26,51/1000 NV em 2000 a 14,45/1000 NV em 2016;
e a menor redução foi na região Centro-oeste (CO) (22,53%), variando de
17,93/1000 NV em 2000 a 13,89/1000 NV em 2015. Mesmo com as altas
proporções de redução, o NE continua com a segunda maior TMI em 2015,
embora as diferenças entre as regiões tenham diminuído. No Maranhão, a
velocidade de redução da TMI foi menor (20,39%), passando de 18,83/1000
NV em 2000 para 14,99/1000 NV em 2016 (Figura 1).
30
Figura 1. Tendência da taxa de mortalidade infantil por 1000 nascidos vivos.
Brasil, Nordeste e Maranhão. 2000-2016
Fonte: DATASUS (2018)
Para todos os anos estudados, as taxas de mortalidade foram acima
das recomendadas pela Organização Mundial de Saúde (≤10/1000 NV)
tanto para o Brasil, como para o NE e o estado do Maranhão (Tabela 1).
Tabela 1. Taxa de mortalidade infantil por 1000 nascidos vivos. Brasil,
Nordeste e Maranhão. 2000-2016.
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016
Brasil 21.27 19.88 19.26 18.94 17.90 16.98 16.41 15.69 15.03 14.80 13.93 13.63 13.46 13.42 12.90 12.43 12.72
NE 26.51 23.93 23.88 23.30 21.36 20.40 19.26 18.39 17.14 17.03 15.69 15.28 15.05 15.48 14.54 13.97 14.45
MA 18.83 20.16 20.57 19.33 17.49 18.92 17.54 17.00 16.45 16.59 15.56 16.01 14.68 16.49 15.49 15.22 14.99
Fonte: DATASUS (2018)
As principais causas de morte em menores de 1 ano no Maranhão
foram semelhantes às observadas no Nordeste e no Brasil: doenças e
afecções do período perinatal em primeiro lugar (durante todo o período),
seguida de malformações congênitas (cuja proporção aumentou na série,
especialmente no Nordeste e Maranhão) e das doenças respiratórias.
Chama atenção à redução da mortalidade proporcional por doenças
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016
Taxa
de
mo
rtal
idad
e in
fan
til
AnoNE MA Brasil
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
infecciosas e parasitárias no Brasil e no Nordeste, mas não no Maranhão
(Figura 2).
Figura 2. Mortalidade infantil proporcional por grupo de causas (CID-10),
2000-2016.
Fonte: DATASUS (2018)
0,0
20,0
40,0
60,0
80,0
100,0
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016
BR
ASI
L
Infecciosas e parasitárias Endócrinas nutricionais e metabólicas
0,0
100,0
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016
NO
RD
ESTE
Infecciosas e parasitárias Endócrinas nutricionais e metabólicasSistema nervoso Aparelho respiratório
0,0
100,0
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016
MA
RA
NH
ÃO
Infecciosas e parasitárias Endócrinas nutricionais e metabólicasSistema nervoso Aparelho respiratório
32
Entre 2002 e 2014 foi também possível identificar melhoria nos
indicadores socioeconômicos, demográficos e da cobertura de serviço de
saúde da Atenção Básica no Brasil, Nordeste e Maranhão. A taxa de
desemprego e a desigualdade de renda – medida pelo índice de GINI –
diminuíram no período. Além disso, aumentou a taxa de escolaridade em
maiores de 15 anos, o PIB per capita e a renda per capita (Tabela 2), bem
como as proporções de população com acesso às ações da Estratégia
Saúde da Família (ESF) e da Estratégia de Agentes Comunitários de Saúde
(EACS) (Tabela 2 e Figura 3).
A figura 4 apresenta o cluster diferencial sobre a mortalidade
infantil no período 2000 a 2015. Foram considerados significantes para
análise 749 municípios. Desses, 153 municípios apresentaram alta TMI, 294
apresentaram baixa TMI 211 tiveram baixa TMI próximos a municípios com
alta TMI, e 91 municípios tiveram alta TMI próximos a municípios com baixa
TMI.
Tabela 2. Caracterização socioeconômica, demográfica e da cobertura de
serviço de saúde da Atenção Básica. Brasil, Nordeste e Maranhão. 2002 e
2014
Diferença das médias entre os anos 2002 e 2014
Brasil NE MA
Socioeconômica e demográfica
Taxa de escolaridade de >15 anos
15,39 0,17 19,14
PIB per capita 11.438,98 5.542,41 5.869,20
Renda per capita 146,44 103,59 89,39
GINI per capita -0.05 -0,04 -0,01
Taxa de desemprego -4.01 -2,71 -0,22
Cobertura de serviços de saúde
EACS 14,10 0,03 5,11
ESF 35,41 0,35 61,31
PIB: Produto Interno Bruto. EACS: Estratégia de Agentes Comunitários de Saúde. ESF: Estratégia Saúde da
Família.
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
Figura 3. Evolução das proporções de cobertura populacional estimadas
por ACS e ESF. Brasil, Nordeste e Maranhão. 2000-2016
Fonte: Brasil (2018)
A situação específica do Maranhão chama atenção pela
preponderância de áreas categorizadas como de clusters alto-alto
(vermelhas). Esses municípios são aqueles com altas taxas de mortalidade,
cercados por outros municípios também com taxas elevadas com
tendência de aumento durante o intervalo analisado. Além disso, há ainda
existência de municípios categorizados como baixo-alto, que se
configuram como municípios com taxas baixas cercados por um padrão
elevado de mortalidade. O quadro sanitário nesse estado chama a atenção
pela necessidade de intervenções focalizadas (Figura 4).
A região Nordeste pode ser categorizada como de situação mista,
uma vez que há grupos de municípios com alta TMI, bem como grupos de
municípios com baixas TMI. A Bahia apresentou um padrão similar ao
exibido no Maranhão. Os dois estados com melhor situação foram
Pernambuco e Paraíba com clusters de municípios baixo-baixo, indicando
um padrão de queda nas TMI no período. A situação da região Norte (N)
foi a considerada mais delicada. Há diversos agrupamentos de cidades com
altas TMI indicando uma tendência de elevação no período. As regiões Sul
(S) e Sudeste (SE) foram aquelas que apresentam uma situação
epidemiológica melhor, com diversos clusters de municípios classificados
0
20
40
60
80
100
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016
%EAC Brasil %ESF Brasil %EAC NE
%ESF NE %EAC MA %ESF MA
34
com baixa TMI. A divisão entre os agrupamentos de municípios de
mortalidade alta e baixa é, em certa medida, aderente aos padrões de
renda dos municípios brasileiros. Os municípios com padrões mais baixos
foram onde se localizaram a maior parte dos clusters de mortalidade
elevada (Figura 4).
Figura 4. Cluster diferencial local Moran`s I das taxas de mortalidade
infantil entre 2000 e 2015. Brasil, 2000-2015
No Maranhão, a TMI foi maior nos municípios com menor renda per
capita e menor proporção de UBS com organização da referência para o
parto. Além disso, quanto maior a taxa de desemprego no município, maior
era a TMI. Houve ainda correlação positiva da mortalidade infantil com o
índice de acessibilidade, estratificação do desempenho em saúde e
infraestrutura das UBS. É possível que essas variáveis estejam medindo
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
mais a existência do serviço e menos a qualidade do cuidado ofertado
(Tabela 3).
Apesar da crescente redução da TMI no Brasil, inclusive com a
tendência de homogeneização das taxas entre as regiões brasileiras, mais
avanços relacionados a aspectos socioeconômicos e demográficos e de
serviços de saúde ainda são necessários.
Tabela 3. Análise de regressão GWR. Maranhão. 2014
Nº de municípios
Nascido vivos
Renda per capita
Taxa de desemprego
Acessibi-lidade
Estratificação do desempenho
em saúde
Infraestrutura das UBS
Referência para parto
Média/ DP
1
Média/ DP
1
Média/ DP
1
Média/ DP
1
Média/ DP
1
Média/ DP
1
Média/ DP
1
124 -0,06/
1,38 -0,02/ 0,04
0,08/ 0,81
63,17/ 6512,62
0,26/ 2,13
1,94/ 12,6 -0,3/ 8,04
1Média e desvio-padrão dos coeficientes de regressão dos municípios. Fonte: elaboração própria
Outros estudos apresentam a relação direta entre aspectos
socioeconômicos e demográficos (SILVA; ESPERIDIÃO, 2017; RAMALHO,
2014) e de características do serviço de saúde (ARECO et al., 2016;
TAVARES et al., 2016; LANSKY et al., 2014; FRANÇA; LANSKY, 2009) com
as TMI.
Para o alcance do objetivo de desenvolvimento sustentável (ODS)
referente à erradicação de óbitos evitáveis nos primeiros cinco anos de
vida, definido pela ONU até o ano 2030, alguns estados brasileiros, com
ênfase nas regiões Norte e Nordeste, ainda necessitam de maiores
investimentos para que consigam reduzir as atuais taxas (UN, 2015).
Especula-se que investimentos no SUS, especialmente na qualificação da
Atenção Básica, teriam forte impacto na redução dos óbitos infantis
evitáveis por investimento em ações de imunoprevenção, na atenção
prestada à mulher no pré-natal, parto e pós-parto e ao recém-nascido, na
ação adequada no diagnóstico e tratamento de afecções e com ações de
promoção a saúde (MALTA et al., 2007; MALTA et al., 2010). Nessa lógica,
óbitos relacionados a doenças infecciosas e parasitárias, doenças do
36
aparelho respiratório, doenças endócrinas, nutricionais e metabólicas,
causas externas, algumas más formações congênitas e afecções originadas
no período perinatal (causas estas identificadas como as mais prevalentes
de óbito infantil), poderiam ser evitadas. Destaca-se que causas externas,
malformações congênitas e afecções originadas no período perinatal
apresentaram aumento no número casos ao longo do período de 2000 a
2015, reforçando a necessidade de investimentos em todas as ações
citadas por Malta et al. (2010).
Outro aspecto importante a destacar é que ainda há desigualdades
importantes entre diferentes regiões do Brasil, com áreas mais pobres,
como Nordeste e Maranhão, apresentando piores indicadores, ainda que
com tendência de redução das desigualdades com o tempo. As
desigualdades regionais diminuíram exponencialmente, com o avanço de
melhoria em aspectos sociais e na expansão do acesso aos serviços de
saúde (LEAL et al., 2018; VICTORA et al., 2011). No entanto, em vista ao
progresso geral que se poderia alcançar, ainda persistem disparidades
regionais em aspectos socioeconômicos, étnicos e inclusive, de serviços de
saúde quando se identifica que a relação de médicos/habitantes nas
regiões Norte e alguns estados do Nordeste – como o Maranhão – é
desproporcional à realidade dos demais estados brasileiros.
Alguns municípios apresentaram melhora satisfatória nas TMI
mesmo que próximos a municípios com pouca redução, evidenciando-se
que mesmo municípios relativamente semelhantes podem ter evolução
dos indicadores a depender, dentre outros fatores, da efetividade dos
avanços socioeconômicos e dos serviços de saúde na prevenção de óbitos
infantis. Dentre essas melhorias destacam-se: o programa Bolsa Família no
aspecto econômico, o abastecimento de água e saneamento no aspecto
social e a ESF, a EACS e o acesso à atenção de saúde no aspecto serviço
de saúde (VICTORA et al., 2011; LIMA et al., 2017).
É fato que o acesso aos serviços de Atenção Básica melhorou ao
longo do século XXI, apresentando uma alta cobertura de atendimento
pré-natal. Porém, quando essa cobertura é analisada juntamente com a
referência ao parto, percebe-se que ainda estão mal integradas (VICTORA
et al., 2011). No entanto, este estudo destaca a importância do acesso ao
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
serviço de alta complexidade, de uma gestão em saúde adequada nas
cidades de diversos portes e da referência ao parto para a redução da TMI.
A associação direta da infraestrutura da UBS com a TMI sugere uma
possível influência do acesso e da atenção prestada pelo serviço de saúde
nos óbitos infantis. No entanto, neste estudo a associação ocorreu no
sentido inverso do esperado. Locais com melhor estrutura apresentaram
maior TMI. Normalmente, a população procura serviços com melhores
estruturas, e, portanto, casos mais graves encontram-se acompanhados
nessas UBS, o que pode explicar a associação encontrada. É preciso
investir na qualificação da estrutura e dos serviços ofertados em todas as
UBS do país, de modo a permitir efetivamente acesso universal e
resolutivo. Detollenaere et al. (2018) destacam que a estrutura do serviço
de saúde pode ajudar ainda na redução da associação inversa encontrada
entre a desigualdade de renda e a saúde de menores de um ano.
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Houve clara redução da TMI no Brasil e no Maranhão ao longo do
século XXI, porém, ainda permanece acima dos padrões considerados
aceitáveis internacionalmente. Além disso, a redução dos óbitos em
menores de um ano foi inferior aos 2/3 preconizados pela meta dos ODM
para óbitos em menores de cinco anos.
A maioria dos óbitos infantis foi por causas evitáveis e sensíveis às
ações e serviços realizados na Atenção Básica, reforçando a possibilidade
de redução dessas taxas com investimentos na qualificação dos serviços
de saúde. O Maranhão não teve expressiva redução na mortalidade
proporcional por doenças infecciosas e parasitárias nos primeiros quinze
anos deste século, ao contrário do Brasil e da região Nordeste.
Foi possível identificar melhoria nos indicadores socioeconômicos,
demográficos e da cobertura de serviço de saúde da Atenção Básica no
Brasil, na região Nordeste e no estado do Maranhão, com destaque para a
cobertura da Estratégia Saúde da Família, norteadora das ações da
Atenção Básica no Brasil.
38
Há indícios de que quanto melhor a qualidade dos serviços das UBS
menor a TMI. Dessa forma, investimentos racionais voltados para as
políticas e os programas de saúde materno-infantil na Atenção Básica,
podem reduzir a mortalidade infantil e diminuir os gastos desnecessários
com a atenção na alta complexidade.
AGRADECIMENTOS
Ministério da Saúde, FAPEMA, todas as instituições de ensino e pesquisa
envolvidas na avaliação externa do PMAQ-AB, especialmente às equipes
da UFPel, UFMG, UFG, UFSC, UNB e UFMA.
REFERÊNCIAS
ANSELIN, Luc. Local indicators of spatial association – LISA. Geographical
Analysis, Ohio, v. 27, n. 2, p. 93-115, abr. 1995.
ANSELIN, Luc; SYABRI, Ibnu; KHO, Youngihn. GeoDa: An Introduction to
Spatial Data Analysis. IN: FISCHER, Manfred; GETIS, Arthur (Org.).
Handbook of Applied Spatial Analysis. Berlin: Springer, 2010. p.5-22.
AQUINO, R.; OLIVEIRA, N.F.; BARRETO, M.L. Impact of the Family Health
Program on Infant Mortality in Brazilian Municipalities. American Journal of
Public Health, United States, v. 99, n. 1, p.87-93, jan. 2009.
ARECO, Kelsy Catherina Nema; KONSTANTYNER, Tulio; TADDEI, José
Augusto de Aguiar Carrazedo. Tendência secular da mortalidade infantil,
componentes etários e evitabilidade no estado de São Paulo – 1996 a 2012.
Revista Paulista de Pediatria, São Paulo, v. 34, n. 3, p. 263-270, set. 2016.
BITTENCOURT, Sonia Duarte de Azevedo; REIS, Lenice Gnocchi da Costa;
RATTNER, Márcia Melo Ramos Daphne; RODRIGUES, Patrícia Lima; NEVES,
Dilma Costa Oliveira; ARANTES, Sandra Lúcia; LEAL, Maria do Carmo.
Estrutura das maternidades: aspectos relevantes para a qualidade da
atenção ao parto e nascimento. Caderno de Saúde Pública, Rio de Janeiro,
v. 30, p. S208-S219, ago. 2014.
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
BLACK, R.E. et al. Comprehensive review of the evidence regarding the
effectiveness of community-based primary health care in improving
maternal, neonatal and child health: 8. summary and recommendations of
the Expert Panel. Journal of Global Health, Edinburgh, v. 7, n. 1, p.010908,
jun. 2017.
BRASIL. Ministério da Saúde. Departamento de Informática do SUS
(DATASUS). Indicadores de Dados Básicos: índice de gini da renda
domiciliar per capita. 2010. Disponível em:
<http://tabnet.datasus.gov.br/tabdata/livroidb/idb2010/b09.pdf>.
Acesso em: 04 nov. 2018.
BRASIL, Ministério da Saúde. Gabinete do Ministro. Portaria nº 1654, de 19
de julho de 2011a. Revogada pela Portaria PRT GM/MS nº 1645 de 01 de
outubro de 2015. Disponível em:
<http://bvsms.saude.gov.br/bvs/saudelegis/gm/2011/prt1654_19_07_201
1.html>. Acesso em: 22 de out. 2018.
BRASIL. Conselho Nacional de Secretários de Saúde. Atenção Primária e
Promoção da Saúde. Brasília: CONASS, 2011b.
BRASIL. Ministério da Saúde. Secretaria de Atenção à Saúde,
Departamento de Ações Programáticas Estratégicas. Agenda de
Compromissos para a Saúde Integral da Criança e a Redução da
Mortalidade Infantil. Brasília: Ministério da Saúde, 2005.
BRASIL. Ministério da Saúde. Secretaria de Atenção à Saúde.
Departamento de Atenção Básica. Política Nacional de Atenção Básica.
Brasília: Ministério da Saúde, 2012.
BRASIL. Ministério da Saúde. Secretaria de Vigilância em Saúde. Secretaria
de Atenção à Saúde. Manual de Vigilância do Óbito Infantil e Fetal e do
Comitê de Prevenção do Óbito Infantil e Fetal. 2. ed. Brasília: Ministério da
Saúde, 2009.
CALVO, Maria Cristina Marino et al. Estratificação de municípios brasileiros
para avaliação de desempenho em saúde. Epidemiologia e Serviços de
Saúde, Brasília, v. 25, n. 4, p. 767-776, out/dez. 2016.
40
CHAVES, Lenir Aparecida et al. Integration of primary care in the
healthcare network: analysis of the components in the external evaluation
of the PMAQ-AB. Cadernos de Saúde Pública, Rio de Janeiro, v. 34, n. 2,
fev. 2018.
COLLISON, D. et al. Income Inequality and Child Mortality in Wealthy
Nations. Journal of Public Health, Oxford, v. 29, n. 2, p. 114-117, jun. 2007.
COLLUCCI, Cláudia. Mortalidade materna sobe, e Brasil já revê meta de
redução para 2030. Folha de São Paulo. 13/08/2018. Disponível em:
<https://agenciapatriciagalvao.org.br/wp-
content/uploads/2018/08/folha-13082018_Mortalidade-materna-sobe-e-
Brasil-ja-reve-meta-de-reducao-para-2030-13_08_2018-Cotidiano-
Folha.pdf>. Acesso em: 24 out. 2018.
DETOLLENAERE, Jeans; DESMARESTB, Ann-Sophie; BOECKXSTAENSC,
Pauline; WILLEMSC, Sara. The link between income inequality and health
in Europe, adding strength dimensions of primary care to the equation.
Social Science and Medicine, Boston, v. 201, p. 103-110, mar. 2018.
FAUSTO, Maria Cristina Rodrigues et al. Evaluation of Brazilian Primary
Health Care From the Perspective of the Users: Accessible, Continuous, and
Acceptable? The Brazilian National Program for Improving Primary Care
Access and Quality (PMAQ). The Journal of Ambulatory Care Management,
London, v. 40, n. 2, p. S60-S70, abr/jun. 2017.
BRUNSDON, Chris; CHARLTON, Martin; FOTHERINGHAM, A. Stewart.
Geographically Weighted Regression: The Analysis of Spatially Varying
Relationships. University of Newcastle, Reino Unido: John Wiley & Sons,
2002.
FRANCA, Elisabeth; LANSKY, Sônia. Mortalidade infantil neonatal no Brasil:
Situac a o, tende ncias e perspectivas. In: Rede Interagencial de Informac oes
para Sau de. Demografia e Sau de: contribuic a o para analise de situac a o e
tende ncias. Brasi lia: Organizac a o Pan-Americana da Sau de, 2009. p. 83-
112.
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
GORGOT, Luis Ramon Marques da Rocha et al. Óbitos evitáveis até 48
meses de idade entre as crianças da Coorte de Nascimentos de Pelotas de
2004. Revista de Saúde Pública, São Paulo, v. 45, n. 2, p. 334-342, abr. 2011.
JONES, Gareth et al. How many child deaths can we prevent this year?
Lancet, London, v. 362, n. 9377, p. 65-71, jul. 2003.
KARRA, Mahesh; FINK, Günther; CANNING, David. Facility distance and
child mortality: a multi-country study of health facility access, service
utilization, and child health outcomes. International Journal of
Epidemiology, Oxford, v. 26, n. 3, p. 817-826, jun. 2016.
KUMAR, Chandan et al. Early neonatal mortality in India, 1990-2006.
Journal Community Health, United States, v. 38, n. 1, p. 131-132, fev. 2013.
LANSKY, Sônia; FRANÇA, Elisabeth; LEAL, Maria do Carmo. Mortalidade
perinatal e evitabilidade: revisão da literatura. Revista de Saúde Pública,
São Paulo, v. 36, n. 6, p.759-72, nov/dez. 2002.
LEAL, Maria do Carmo et al. Saúde reprodutiva, materna, neonatal e infantil
nos 30 anos do Sistema Único de Saúde (SUS). Ciência & Saúde Coletiva,
Rio de Janeiro, v. 23, n. 6, p. 1915-1928, jun. 2018.
LI, Yangmei et al. The contribution of gestational age, area deprivation and
mother's country of birth to ethnic variations in infant mortality in England
and Wales: A national cohort study using routinely collected data. PLoS
One, United States, v. 13, n. 4, p.e0195146, apr. 2018
LIMA, Jaqueline Costa et al. Estudo de base populacional sobre
mortalidade infantil. Ciencia & Saude Coletiva, Rio de Janeiro, v. 22, n. 3, p.
931-939, mar. 2017.
LIU, Yajun et al. An analysis of variations of indications and maternal-fetal
prognosis for caesarean section in a tertiary hospital of Beijing: A
population-based retrospective cohort study. Medicine (Baltimore),
Baltimore, v. 96, n. 7, p. e5509, fev 2017.
MAGE, D.T.; DONNER, Maria; HOLMES, L. Jr. Risk Differences in Disease-
Specific Infant Mortality Between Black and White US Children, 1968-2015:
42
an Epidemiologic Investigation. Journal of Racial and Ethnic Health
Disparities, Switzerland, Jun 11. 2018. No prelo.
MALTA, Deborah Carvalho et al. Lista de causas de mortes evitáveis por
intervenções do Sistema Único de Saúde. Epidemiologia e Serviços de
Saúde, Brasília, v. 16, n. 4, p.233-244, out/dez. 2007.
MALTA, Deborah Carvalho et al. Mortes evitáveis em menores de um ano,
Brasil, 1997 a 2006: contribuições para a avaliação de desempenho do
Sistema Único de Saúde. Epidemiologia e Serviços de Saúde, Brasília, v. 19,
n. 2, p. 173-176, abr-jun. 2010.
NEVES, Matheus et al. Primary Care Dentistry in Brazil: From Prevention to
Comprehensive Care. The Brazilian National Program for Improving
Primary Care Access and Quality (PMAQ). Journal of Ambulatory Care
Managent, London, v. 40, p. S35-S48, abr/jun. 2017.
ORGANIZACIONE DE LAS NACIONES UNIDAS (ONU). Indicadores para el
Seguimiento de los Objetivos de Desarrollo del Milênio: definiciones,
justificación, conceptos, fuentes. Nueva York: ONU, 2006.
ORGANIZACIONE DE LAS NACIONES UNIDAS (ONU). Declaración del
Milenio. Asamblea General Distr. 13 de septiembre de 2000.
Quincuagésimo quinto período de sesiones. Disponível em:
<http://www.un.org/spanish/milenio/ares552.pdf>. Acesso em: 04 nov.
2018.
ORTEGA, Bienvenido; SANJUÁN, Jesús; CASQUERO, Antonio.
Determinants of efficiency in reducing child mortality in developing
countries. The role of inequality and government effectiveness. Health Care
Management Science, v. 20, n. 4, p.500-516, dez. 2017.
PASKLAN, Amanda Namíbia Pereira. Atenção Básica em Saúde e
Mortalidade Infantil no Brasil. Tese (Doutorado) – Programa de Pós-
graduação em Saúde Coletiva, Universidade Federal do Maranhão. São
Luís, 2018.
PERRY, Henry B.; RASSEKH, Bahie; GUPTA, Sundeep; FREEMAN Paul A.
Comprehensive review of the evidence regarding the effectiveness of
community-based primary health care in improving maternal, neonatal and
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
child health: 7. shared characteristics of projects with evidence of long-
term mortality impact. Journal of Global Health, Edinburgh, v. 7, n. 1, p.
010907, jun. 2017.
PROTASIO, Ane Polline Lacerda et al. Factors associated with user
satisfaction regarding treatment offered in Brazilian primary health care.
Cadernos de Saúde Pública, São Paulo, v. 33, n. 2, p. 1-15, mar. 2017.
RAMALHO, Walter Massa. Desigualdades socioeconômicas e espaciais da
mortalidade infantil no Brasil e Distrito Federal. Tese (Doutorado). 123 p.
Programa de Pós-Graduação em Medicina Tropical, Faculdade de
Medicina, Universidade de Brasília, 2014.
RASELLA David et al. Child morbidity and mortality associated with
alternative policy responses to the economic crisis in Brazil: A nationwide
microsimulation study. PLOS Medicine, London, v. 15, n. 5, p. e1002570,
maio. 2018.
REIS, Clarice Magalhães Rodrigues et al. Primary dental care evaluation in
Brazil: an item response theory approach. Journal of Public Health
Dentistry, United States, v. 77, n. 4, p. 317-324, mar. 2017.
ROCHA, Thiago Augusto Hernandes et al. Addressing geographic access
barriers to emergency care services: a national ecologic study of hospitals
in Brazil. International Journal for Equity in Health, United States, v. 16, n. 1,
p. 149, agos. 2017.
SAUVEGRAIN, Priscille; RICO-BERROCAL, R; ZEITLIN Jennifer. Why is
perinatal and infant mortality high in the Seine-Saint-Denis district? A
consultation with healthcare providers using a Delphi process. Journal de
Gynécologie Obstétrique et Biologie de la Reproduction, Paris, v. 45, n. 8,
p. 908-917, out. 2016.
SCOTT, Lauren M.; JANIKAS, Mark V. Spatial Statistics in ArcGIS. IN:
FISCHER, Manfred; GETIS, Arthur. Handbook of Applied Spatial Analysis.
Berlin: Springer, 2010.
SHI, L. et al. Primary care, infant mortality, and low birth weight in the states
of the USA. Journal of Epidemiology and Community Health, London, v. 58,
n. 5, p. 374-380, abr. 2004.
44
SILVA, Valéria Andrade; ESPERIDIÃO, Fernanda. Saneamento básico e
seus impactos na mortalidade infantil e no desenvolvimento econômico da
região Nordeste. Scientia Plena, Aracaju, v. 13, n. 10, out. 2017.
SINGH, Aditya; KUMAR, Abhishek; KUMAR, Amit. Determinants of neonatal
mortality in rural India, 2007-2008. Peer Journal, Reino Unido, v. 1, p. 75,
maio. 2013.
SLINKARD, Samantha A. et al. Determinants of Infant Mortality in Southeast
Nigeria: Results from the Healthy Beginning Initiative, 2013-2014.
International Journal of MCH and AIDS, Maryland, v. 7, n. 1, p. 1-8. 2018.
SOUZA, Miriam Francisco et al. Care coordination in PMAQ-AB: an Item
Response Theory-based analysis. Revista de Saúde Pública, São Paulo, v.
51, n. 1, p. 87, set. 2017.
STARFIELD, Barbara. Atenção Primária: equilíbrio entre necessidades de
saúde, serviços e tecnologia. Brasília: UNESCO, 2002.
TAVARES, Lívia Teixeira et al. Mortalidade infantil por causas evitáveis na
Bahia, 2000-2012. Revista Eletrônica de Comunicação, Informação e
Inovação em Saúde, Rio de Janeiro, v. 10, n. 3, p. 1-10, jul/set. 2016.
TOMASI, Elaine et al. Quality of prenatal services in primary healthcare in
Brazil: indicators and social inequalities. Cadernos de Saúde Pública, Rio de
Janeiro, v. 33, n. 3, p. 1-11, abr. 2017.
UNITED NATIONS. The Millennium Development Goals Report 2015. New
York: UN, 2015.
VANDERLEI, Lygia Carmen de Moraes; NAVARRETE, Maria Luisa Vazquez.
Mortalidade infantil evitável e barreiras de acesso à atenção básica no
Recife, Brasil. Revista de Saúde Pública, São Paulo, v. 47, n. 2, p. 379-389,
mar/abr. 2013.
VICTORA, Cesar et al. Saude de ma es e criancas no Brasil: progressos e
desafios. The Lancet, London, v. 6736, n. 11, p. 60134-60138, 2011.
UNITED NATIONS CHILDREN’S FUND (UNICEF). Levels & Trends in Child
Mortality: Report 2018. New York: Unicef; 2018.
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
CAPÍTULO 03
AVALIAÇÃO DOS MÉTODOS DE DIAGNÓSTICO, ADESÃO
AO TRATAMENTO DE TUBERCULOSE E RASTREAMENTO
DE TUBERCULOSE LATENTE EM CONTATOS
INTRADOMICILIARES EM SÃO LUÍS – MA
Eduardo Martins de Sousa1
Adrielle Zagmignan1
Luis Felipe Lima Lobato1
Rafael Cardoso Carvalho2
Ana Paula Junqueira Kipnis3 1 Laboratório de Imunologia e Microbiologia das Infecções Respiratórias, Programa de Mestrado em Biologia Parasitária, Universidade CEUMA. Área de concentração: Imunologia. 2 Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde, Universidade Federal do Maranhão. Área de concentração: Ciências da Saúde. 3 Laboratório de Imunopatologia das Doenças Infecciosas, Instituto de Patologia Tropical e Saúde Pública, Universidade Federal de Goiás. Área de concentração: Imunologia.
RESUMO
A Tuberculose (TB) é uma doença infecciosa que permanece como um dos principais problemas sociais, econômicos e de saúde pública em todo o mundo. Mundialmente em 2017, foram estimados 10 milhões de novos casos e 1,3 milhões de mortes, incluindo cerca de 300 mil por co-infecção com HIV. O objetivo deste estudo foi caracterizar o perfil sociodemográfico dos pacientes com TB pulmonar ativa e seus contatos intradomiciliares, avaliar os métodos de diagnósticos, descrever os principais sinais e sintomas dos pacientes, bem como rastrear os casos TB latente em contatos intradomiciliares de pacientes com TB pulmonar ativa em São Luís-MA. Foram recrutados 70 pacientes com TB pulmonar ativa no Hospital Presidente Vargas em São Luís-MA, onde a maioria foi do gênero masculino (63%), com faixa etária de 31 a 50 anos (41,4%) e raça/cor autodeclarada parda (62,8%). Dos métodos utilizados para o diagnóstico, a radiografia do tórax (94,8%) foi o exame mais utilizado, seguido da baciloscopia, que apresentou 55,8% de resultados positivos e
46
28,6% de negativos. Os fatores de risco mais associados foram o etilismo (32,8%), tabagismo (34,2%) e a presença de doenças crônicas (14,2%). Os principais sinais e sintomas relatados foram: tosse (92,2%), perda de peso (85,7%) e febre (75,7%). Foram recrutados 28 contatos intradomiciliares, a maioria foi do gênero feminino (64,3%), com faixa etária entre 31 a 50 anos (39,2%), raça/cor autodeclarada parda (64,4%) e apenas 8% deles realizaram a quimioprofilaxia para tratamento da TB latente. Portanto, os resultados desta pesquisa podem auxiliar no aperfeiçoamento da vigilância epidemiológica para aumentar a detecção de casos novos, reduzindo a transmissibilidade da doença através do tratamento precoce de pacientes com TB latente, bem como expandir o tratamento supervisionado na atenção básica, especialmente pelos Programas Saúde da Família (PSF) e Agentes Comunitários de Saúde (PACS) e nas Unidades de Saúde.
Palavras-chave: Tuberculose. Infecção latente de Tuberculose. Contatos
intradomiciliares.
1 INTRODUÇÃO
A tuberculose (TB) é a principal infecção bacteriana e a segunda
doença infecciosa, ficando atrás apenas da Síndrome da Imunodeficiência
Adquirida (SIDA), responsável por elevados índices mortalidade em todo
mundo (BRUCHFELD; CORREIA-NEVES; KÄLLENIUS, 2015). A TB é
causada principalmente pelo Mycobacterium tuberculosis, sendo um grave
problema de saúde pública principalmente nos países em desenvolvimento
e um problema re-emergente nos países desenvolvidos (PAIK et al., 2018).
A transmissão da TB ocorre através da eliminação de bactérias pela fala,
tosse ou espirro de pessoas com doença pulmonar ativa. Assim, o risco de
transmissão para os contatos intradomiciliares é maior quando os
indivíduos estão com TB pulmonar ativa (TRIASIH et al., 2012).
Em 2015, a Organização Mundial de Saúde (OMS) definiu três listas
de países com índices elevados de TB para o período 2016-2020: uma lista
de países com TB, uma lista de países com TB multidrogas-resistentes
(MDR-TB) e uma lista de países com co-infecção TB/HIV. Cada lista
contém 30 países dentre os quais são definidos 20 países principais
(Angola, Bangladesh, Brasil, China, Coréia, República Democrática do
Congo, Etiópia, Índia, Indonésia, dentre outros) em termos do número
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
absoluto de casos incidentes e mais 10 países adicionais (Camboja,
República do Congo, Lesoto, Libéria, Namíbia, dentre outros), com maiores
taxas de incidência per capita, que ainda não aparecem no top 20 e que
atendem a um limite mínimo em termos de número absoluto de casos
incidentes (10.000 casos por ano para TB e 1000 casos por ano para
TB/HIV e MDR-TB) (WHO, 2018). Assim os principais obstáculos para o
controle global da TB são: o surgimento de Mtb multidrogas-resistentes
(MDR), bem como extremamente resistentes (XDR) aos medicamentos
usados no tratamento, além da co-infecção TB/HIV (ACOSTA et al., 2014).
De acordo com a Organização Mundial da Saúde, estima-se que 10
milhões de pessoas em todo o mundo desenvolveram a TB ativa em 2017,
dos quais 9% ocorreram em pessoas co-infectadas com HIV (WHO, 2018).
Neste mesmo ano, também é estimado que 1,3 milhões de pessoas
morreram pela doença, incluindo cerca de 300 mil pessoas que eram co-
infectadas com HIV (WHO, 2018).
No Brasil em 2017, registraram-se 69.569 casos novos e 13.347
casos de retratamento de TB. No período de 2007 a 2016, foi possível
observar o coeficiente de incidência da doença com uma variação média
anual de 1,7%, alternando de 37,9 em 2007 para 32,4 por 100 mil habitantes
em 2016. Entretanto, apesar da redução do número de casos, os dados
ainda estão bem longe da meta para a eliminação da TB como problema
de saúde pública no Brasil, que é de 10 casos por 100 mil habitantes.
(BRASIL, 2018)
Em 2017, no estado do Maranhão foram notificados pelo Ministério
da Saúde (MS) 2.021 casos novos de TB com incidência de 28,9/100.000
habitantes, mantendo-se assim nos últimos cinco anos em 4º lugar entre
os estados da região Nordeste que apresentam maiores taxas de
incidências de TB por 100 mil habitantes. E no município de São Luís – MA,
neste mesmo ano, foram notificados 637 casos novos de TB com incidência
de 58,3/100.000 habitantes (BRASIL, 2018).
Dessa forma, o controle da TB requer a compreensão de fatores
epidemiológicos, clínicos e imunológicos individuais associados aos
aspectos patogênicos do Mycobacterium tuberculosis (FERNANDES; MA,
2018). Neste contexto, o rastreamento dos casos de TB e identificação da
48
cadeia de transmissão permitem aos programas de controle da TB
empregar medidas de intervenção de forma eficaz, interrompendo a
disseminação da doença (MEEHAN et al., 2018).
2 MATERIAL E MÉTODOS
2.1 POPULAÇÕES DE ESTUDO
O estudo foi realizado em concordância com as normas que
regulamentam a pesquisa em seres humanos contidas na resolução nº
466/12 do Conselho Nacional de Saúde e a Declaração de Helsinque II
(2000). O projeto foi submetido à apreciação do Comitê de Ética em
Pesquisa (CEP) da Universidade CEUMA e aprovado sob o parecer
consubstanciado Nº 467.169.
Trata-se de um estudo descritivo e prospectivo de pacientes com
tuberculose pulmonar ativa e ILTB. A amostragem de conveniência foi
utilizada para o recrutamento dos pacientes diagnosticados com
tuberculose no Hospital Getúlio Vargas no período de agosto de 2017 a
agosto de 2018. Para os indivíduos com tuberculose pulmonar ativa foram
incluídos: pacientes com diagnóstico de tuberculose pulmonar –
sintomatologia característica, radiografia sugestiva, baciloscopia positiva
(escarro ou líquido bronco-alveolar) ou negativa, realizada pela equipe
médica no hospital Presidente Getúlio Vargas em São Luís - MA, e maiores
de 18 anos de ambos os sexos. Os participantes assinaram termo de
consentimento livre e esclarecido (TCLE). A constatação da vacinação
com a BCG (Bacilo Calmette-Guérin) foi realizada pela presença da cicatriz
vacinal no braço direito.
Os dados sociodemográficos, exames clínico-laboratoriais,
radiológicos, histopatológicos, microbiológicos e outros foram coletados
por meio de entrevista e do prontuário de cada paciente. Os dados sobre
a conduta médica adotada, resultados do tratamento e eventos adversos,
também foram coletados.
Foram considerados contatos intradomiciliares indivíduos que
compartilharam a mesma casa por um período mínimo de três meses ou
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
indivíduos que apresentaram tosse prolongada por mais de duas semanas
que antecederam a data do diagnóstico do paciente com TB pulmonar
ativa. Foi realizada uma entrevista com os contatos intradomiciliares dos
pacientes com TB pulmonar ativa recém diagnosticada.
2.2 CARACTERIZAÇÃO DO PERFIL CLÍNICO E SOCIODEMOGRÁFICO DE
PACIENTES COM TB ATIVA E INFECÇÃO LATENTE POR TB
Para caracterizar o perfil clínico e sociodemográfico de pacientes
com TB ativa e infecção latente por TB, os dados sócios demográficos,
exames clínicos laboratoriais, radiológicos, histopatológicos,
microbiológicos foram coletados do prontuário de cada paciente e através
de um questionário estruturado.
3 RESULTADOS
No período de agosto de 2017 a agosto de 2018, o total de pacientes
com TB ativa que participaram do presente estudo realizado no Hospital
Presidente Vargas foi de 70 casos recém diagnosticados, sendo 63,0% do
gênero masculino e 37,0% do gênero feminino. Em relação à faixa etária,
observou-se que a maioria dos pacientes apresentava de 31 a 50 anos
(41,4%). Tratando-se da raça/cor foi observado que 62,8% se declararam
pardos, 20% se declararam brancos, 11% se declararam pretos e 1,4% se
declararam indígenas. Em relação ao estado civil, 48,6% dos pacientes
eram casados, 40% dos pacientes eram solteiros, seguidos por viúvos e
divorciados, ambos com 5,7%. Do total de pacientes desta pesquisa, 91,4%
relataram possuir renda familiar de até 3 salarios mínimos. Considerando-
se a escolaridade, 27,2% dos pacientes relataram ter apenas o ensino médio
completo, 20% afirmaram ter apenas o fundamental completo e apenas
2,8% relataram possuir curso superior completo. Setenta por cento dos
pacientes afirmaram nunca ter entrado em contato com um indivíduo
doente por TB e 52,8% afirmaram já possuir o conhecimento dos sintomas
da TB antes do seu diagnóstico (Tabela 1).
50
Tabela 1. Perfil sociodemográfico dos pacientes com TB pulmonar ativa em
São Luís -MA no período de 2017 a 2018
Variáveis N %
Gênero Masculino 44 63 Feminino 26 37 Idade <18 anos 2 3 18-30 20 28,5 31-50 29 41,4 >51 anos 19 27 Raça/Cor Branco 14 20 Pardo 44 62,8 Preto 11 15,7 Indígena 1 1,4 Estado civil Casado 34 48,6 Solteiro 28 40 Viúvo 4 5,7 Divorciado 4 5,7 Renda familiar < 3 salários mínimos 64 91,4 > 3 salários mínimos 6 8,6 Escolaridade Analfabeto
Fundamental incompleto
5 10
7,2 14,2
Fundamental completo Médio incompleto Médio completo Superior incompleto Superior completo
14 11 19 9 2
20 15,8 27,2 12,8 2,8
Contato prévio com pacientes TB
Sim Não
21 49
30 70
Conhecimento sobre sintomas da TB
Sim Não
37 33
52,8 47,2
Fonte: Elaboração própria
Em relação aos exames utilizados para o diagnóstico de TB, 55,8%
e 18,5% apresentaram resultado positivo para baciloscopia e cultura,
respectivamente. Para o teste Xpert TB/RIF, 51,4% foram positivos,
enquanto que 41,4% não realizaram o teste. Para os testes de diagnóstico
por imagem, 40% foram positivos para a tomografia e 94,8% apresentaram
resultado suspeito para a radiografia do tórax (Tabela 2).
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
Tabela 2. Exames clínicos utilizados para o diagnóstico de TB pulmonar
ativa em São Luís-MA no período de 2017 a 2018
N % Baciloscopia Positiva 39 55,8 Negativa 20 28,6 Não realizada 11 15,7 Cultura Positivo
13
18,5
Negativo 08 11,5 Não realizada 39 55,7 Xpert TB/RIF Positiva 36 51,4 Negativa 03 4,3 Não realizado 29 41,4 Tomografia Positivo 28 40 Negativo 00 00 Não realizado 42 60 Radiografia Suspeito 66 94,8 Negativo 00 Não realizado 04 5,7
Fonte: Elaboração própria
Ao observar o perfil clínico dos pacientes com TB ativa analisados
neste estudo, 81,4% eram vacinados com a BCG. 21,4% relataram o uso de
medicamentos diários, 24,2% declararam ter adquirido outra infecção
recentemente, 14,2% relataram possuir alguma doença crônica, 10%
disseram que tiveram outra doença pulmonar em algum momento de sua
vida e 12% falaram que possuem algum tipo de alergia. Tratando-se da
análise de fatores de risco como tabagismo e etilismo, 34,2% relataram ser
fumante ativo e 32,8% relataram o consumo frequente de bebidas
alcoólicas (Figura 1).
52
Figura 1. Perfil clínico dos pacientes com TB pulmonar ativa em São Luís -
MA no período de 2017 a 2018
% P
ac
ien
tes
co
m T
B p
ulm
on
ar
ati
va
Vacin
ad
os c
om
BC
G
Uso
de m
ed
icam
en
tos
Infe
cçõ
es r
ecen
tes
Do
en
ças c
rôn
icas
Do
en
ças p
ulm
on
are
s
Ale
rgia
s
Tab
ag
ism
o
Eti
l ism
o
0
2 0
4 0
6 0
8 0
1 0 0
8 1 ,4 %
2 1 ,4 %2 4 ,2 %
1 4 ,2 %10%
3 4 ,2 % 3 2 ,8 %
1 2 ,8 %
Fonte: Elaboração própria
Ao analisar as características clínicas dos pacientes, os principais
sinais e sintomas relatados pelos mesmos foram: tosse (94,2%), perda de
peso (85,7%), febre (75,7%), fraqueza (68,5%), dores musculares (61,4%),
sudorese noturna (52,4%) e hemoptise (40%) (Figura 2).
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
Figura 2. Sinais e sintomas dos pacientes com TB pulmonar ativa em São
Luís - MA no período de 2017 a 2018
% P
ac
ien
tes
co
m T
B p
ulm
on
ar a
tiv
a
To
sse
Feb
re
Do
r m
uscu
lar
Fra
qu
eza
Su
ore
s n
otu
rno
Hem
op
tise
Perd
a d
e p
eso
0
2 0
4 0
6 0
8 0
1 0 0 9 4 ,2 %
7 5 ,7 %
6 1 ,4 %
6 8 ,5 %
5 2 ,4 %
40%
8 5 ,7 %
Fonte: Elaboração própria
Em relação à adesão ao tratamento para a TB, apenas 37 (48,6%
não foram identificados) do total de 70 pacientes foram rastreados e
acompanhados neste estudo, sendo que 42,9% concluíram o tratamento,
1,4% abandonaram o tratamento, 5,7% estão no último mês do tratamento
1,4% estão no segundo mês do tratamento (Figura 3).
54
Figura 3. Avaliação da adesão ao tratamento dos pacientes com TB ativa
em São Luís -MA
Pa
cie
nte
s c
om
TB
pu
lmo
na
r a
tiv
a (
%)
Co
nclu
ído
Ab
an
do
no
Sexto
mês
Seg
un
do
mês
Não
id
en
t if i
cad
o
0
2 0
4 0
6 0
4 2 ,9 %
4 8 ,6 %
5 ,7 %
1 ,4 % 1 ,4 %
Fonte: Elaboração própria
Neste estudo foram recrutados 28 contatos intradomiciliares dos
pacientes com TB ativa. Destes, a maioria eram mulheres (64,3%) e com
faixa etária entre 31 a 50 anos (39,2%). A raça autodeclarada predominante
pelos contatos intradomiciliares foi a parda (64,4%), seguida por brancos
e pretos ambos com 17,8% (Tabela 3).
Dos 28 contatos intradomiciliares avaliados neste estudo, 92% não
realizaram a quimioprofilaxia para o tratamento de TB, enquanto que
apenas 8% realizaram a quimioprofilaxia da TB (Figura 4).
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
Tabela 3. Perfil sociodemográfico dos contatos intradomiciliares de pacientes com TB pulmonar ativa em São Luís -MA no período de 2017 a 2018
Variáveis N %
Gênero Masculino 18 64,3 Feminino 10 35,7
Idade
<18 anos 04 14,3 18-30 09 32,2
31-30 11 39,2 >51 anos 04 14,3
Raça/cor
Branco 05 17,8 Pardo 18 64,4
Preto 05 17,8 Indígena 0 0
Fonte: Elaboração própria
Figura 4. Realização de quimioprofilaxia pelos contatos intradomiciliares
de pacientes com TB ativa
8 % R e a liz a r a m
9 2 % N ã o r e a liz a r a m8 %
9 2 %
Fonte: Elaboração própria
56
4 DISCUSSÃO E CONCLUSÃO
Neste estudo, foi observada a prevalência de infecção por TB em
indivíduos do gênero masculino (63%) e com a faixa etária de 31 a 50 anos
(41,4%). A raça autoclarada pela grande maioria dos pacientes foi a parda
(62,8%), assim como relataram renda familiar inferior a 3 salários mínimos
(91,4%) e 48,6% eram casados.
Os resultados deste estudo corroboram os dados obtidos por
Andrade, Fonseca e Santos (2018) e Freitas et al (2016), no qual, em seus
estudos, o maior de número de casos ocorreu no gênero masculino
(67,3%), em adultos com média de idade de 50 anos (57,7%) e raça parda
(49,02%). De acordo com o IBGE, o sexo masculino e a faixa etária entre
25 a 49 anos apresentam o maior percentual da população
economicamente ativa (IBGE, 2016). Diante disso, tal situação demonstra
que além de ser um problema de saúde pública, a TB também caracteriza
um problema socioeconômico afetando principalmente indivíduos adultos
economicamente ativos.
Quanto ao grau de escolaridade, neste estudo, predominou o
ensino médio completo (27,2%) e fundamental completo (20%), como
corroborado por outros estudos de delineamento semelhante realizados
no Brasil (CALIARI; FIGUEIREDO, 2012). Em relação ao conhecimento
sobre os sintomas da TB, 52,8% afirmaram que sim e 47,2% disseram não
saber dos sintomas da TB antes do diagnóstico. O baixo grau de instrução
dos pacientes pode influenciar negativamente na aquisição de
informações, configurando-se como um fator determinante para o
aumento da vulnerabilidade social ao qual o indivíduo está exposto. O grau
de instrução favorece um maior entendimento e apreensão dos
conhecimentos levantados sobre o viver com a doença ou o estar doente
(SILVEIRA; ADORNO; FONTANA, 2007). Vale ressaltar que a baixa
escolaridade poderia aumentar a vulnerabilidade à TB ao refletir o acesso
individual e desigual à informação, aos bens de consumo e ao próprio
serviço de saúde, funcionando como um marcador de precárias condições
de vida e maior vulnerabilidade à TB (FERREIRA et al., 2013).
No tocante ao levantamento de dados sobre o diagnóstico dos 70
pacientes que participaram do estudo, 55,8% e 18,5% apresentaram,
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
respectivamente, baciloscopia e cultura positivas, 51,4% dos pacientes
foram positivos para o Xpert TB/RIF, 40% apresentaram positividade para
o teste de tomografia e 94,8% tiveram o resultado suspeito para
radiografia do tórax. Esses dados corroboram com o estudo feito por Filho
e Carvalho (2017), onde demonstraram que a baciloscopia foi o método
laboratorial de diagnóstico mais utilizado. A baciloscopia ainda é
considerado o exame mais simples e de baixo custo (BRASIL, 2014). Outro
fator importante é que uma das principais falhas no diagnóstico nos casos
de rastreamento é a não realização da cultura microbiológica (BRASIL,
2017).
Ao observar o perfil clínico dos pacientes com TB ativa, 21,4%
relataram o uso de medicamentos diários e 14,4% apresentam alguma
doença crônica, sendo diabetes e hipertensão as mais frequentes. Além
disso, 14,2% falaram ter tido doença pulmonar anteriormente que não
tenha sido a tuberculose, sendo a pneumonia a mais frequente. 34,2% dos
pacientes declararam ser fumantes e 32,8% declararam o uso frequente de
bebidas alcoólicas.
Dentre esses aspectos, a ocorrência de doença crônica como a
diabetes é considerada um fator de risco para a ocorrência da TB e da
reativação endógena em indivíduos com TB latente (PEREIRA et al., 2016).
Em relação ao tabagismo, estudo realizado por Freitas et al. (2016)
demonstrou que 25,5% dos pacientes eram fumantes, à semelhança do
observado neste estudo. Estudos recentes demonstraram que o
alcoolismo, o tabagismo e a diabetes estão entre as principais
comorbidades associadas à TB, sendo um fator preocupante já que
aumenta a susceptibilidade ao desenvolvimento da doença (CALIARI;
FIGUEIREDO, 2012; FILHO; CARVALHO, 2018).
Quanto a análise dos principais sinais e sintomas, foi possível
observar a tosse (94,2%), perda de peso (85,7%), febre (75,7%), fraqueza
(68,5%), sudorese noturna (52,4%), dores musculares (61,4%) e hemoptise
(40%) como os mais relatados pelos pacientes neste estudo. O mesmo
pode ser observado em um estudo realizado em um Hospital Universitário
de Londrina - PR, onde a tosse (58%), febre (52%), perda de peso (40%) e
a sudorese noturna (20%) foram os sinais e sintomas mais relatados
(BOSQUI et al., 2017). De acordo com Ministério da Saúde, a tosse, febre,
58
emagrecimento, suores noturnos, fraqueza, dores musculares e hemoptise
podem ser relatados pelos pacientes com TB pulmonar (BRASIL, 2017).
Em relação à adesão ao tratamento proposto, 42,8% de 37
pacientes acompanhados concluíram o tratamento, enquanto 1,4%
abandonaram. Esses dados corroboram os publicados pelo Ministério da
Saúde (BRASIL, 2014), no qual prevê uma taxa de abandono de até 5,0%.
Dentre os principais fatores associados ao abandono do tratamento de TB
estão as condições sociais do paciente, etilismo, efeitos adversos dos
fármacos, consumo de drogas ilícitas e o desconhecimento sobre a
patogenicidade da doença (PORTELA, 2015).
Dos 28 indivíduos recrutados em relação aos contatos
intradomiciliares dos pacientes com TB, a maioria eram mulheres (64,3%)
e na faixa etária entre 31 a 50 anos (39,2%), à semelhança do observado no
estudo realizado em Pelotas - RS por Lima et al. (2013), o qual demonstrou
que as mulheres representaram 61,4% dos contatos intradomiciliares e a
média de idade 31 anos.
Dos contatos intradomiciliares analisados neste estudo, 92% não
realizaram a quimioprofilaxia disponibilizada pelo Sistema Único de Saúde
(SUS) para o tratamento e prevenção da TB latente e apenas 8% realizaram
o mesmo, o que corrobora com o publicado por Yonekura et al (2017), no
qual, ao avaliar 25 indivíduos PPD positivos que seriam utilizados como
controles saudáveis em um estudo de pesquisa de casos de TB em
pacientes com artrite reumatoide, apenas 18% realizaram a
quimioprofilaxia para controle da TB latente, mesmo sabendo da
positividade do teste PPD. Isto pode representar o fato no qual, de acordo
com a Organização Mundial de Saúde (WHO, 2015), um quarto da
população mundial esteja infectada pelo Mtb.
Em conjunto, esses dados demonstram que pacientes com
tuberculose ativa recrutados no município de São Luís do Maranhão
apresentam características sociodemográficas similares àquelas
observadas nas diferentes regiões do Brasil e do mundo, destacando-se as
condições socioeconômicas e educativas como os principais fatores
associados ao desenvolvimento da doença.
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
REFERÊNCIAS
ACOSTA, C. D. et al. Drug-resistant tuberculosis in Eastern Europe: challenges and ways forward. Public Health Action, v. 4, n. 2, p. S3-S12, out. 2014.
ANDRADE, Heuler Souza; FONSECA, João Carlos Nogueira; SANTOS, Rita de Cássia Fonseca. Perfil dos portadores de tuberculose em um município de Minas Gerais. Ciência & Saúde, v. 11, n. 1, p. 1-6. 2018.
BRASIL. Ministério da Saúde. Boletim epidemiológico: indicadores prioritários para o monitoramento do plano nacional pelo fim da tuberculose como problema de saúde pública no Brasil. Brasília, v. 48, n 8, 2017.
BRASIL. Ministério da Saúde. Departamento de Vigilancia Epidemiológica. Manual de recomendações para o controle da tuberculose no Brasil. Brasília: Ministério da Saúde, 2014.
BRASIL. Ministério da Saúde. Secretaria de Vigilância em Saúde. Perspectivas brasileiras para o fim da tuberculose como problema de saúde pública. Boletim epidemiológico: especial tuberculose. Brasília, v 49, n. 11, p. 1-15, 2018.
BOSQUI, Larissa Rodrigues et al. Perfil clínico de pacientes com diagnóstico de tuberculose atendidos no Hospital Universitário de Londrina, Paraná. Semina: Ciências Biológicas e da Saúde, v. 38, n. 1, p. 89-98.
BRUCHFELD, Judith; CORREIA-NEVES, Margarida; KÄLLENIUS, Gunilla. Tuberculosis and HIV coinfection. Cold Spring Harbor perspectives in medicine, p. a017871, 2015.
CALIARI, J.S.; FIGUEIREDO, R.M. Tuberculosis: patient profile, service flowchart, and nurses' opinions. Acta Paulista de Enfermagem, v 25, n 1, 43-7, 2012.
FERNANDES, P.; MA, Y. Sex and age differences in Mycobacterium tuberculosis infection in Brazil. Epidemiology & Infection, v. 146, n. 12, p. 1503-1510, setembro de 2018.
FERREIRA, R.C.Z.et al. Perfil epidemiológico da tuberculose em município do interior paulista (2001- 2010). Cuid Enferm.v 7, n 1, p 7-12, 2013.
FILHO, A.; CARVALHO, I. Epidemiological profile of patients with tuberculosis in a teresina-pi university hospital. Jornal de Ciências da Saúde do Hospital Universitário da Universidade Federal do Piauí, v. 1, n. 1, p. 51-60, jan.-abr. 2018.
60
FREITAS, Wiviane Maria Torres de Matos et al. Perfil clínico-epidemiológico de pacientes portadores de tuberculose atendidos em uma unidade municipal de saúde de Belém, Estado do Pará, Brasil. Revista Pan-Amazônica de Saúde, v. 7, n. 2, p. 45-50, 2016.
LIMA, L.M. et al. O programa de controle da tuberculose em Pelotas/RS, Brasil: investigação de contatos intradomiciliares. Revista Gaúcha de Enfermagem,v.34, n 2, p. 102-110, 2013.
MEEHAN, C. J. et al. The relationship between transmission time and clustering methods in Mycobacterium tuberculosis epidemiology. EBioMedicine, 16 de outubro de 2018.
PAIK, Seungwha et al. Autophagy: A new strategy for host-directed therapy of tuberculosis. Virulence, p.1-12, 15 out. 2018.
PEREIRA, Susan Martins et al. Association between diabetes and tuberculosis: case-control study. Revista de saúde púublica, v. 50, p. 82, 2016.
PORTELA, N.L.C. Fatores associados ao abandono do tratamento da tuberculose: uma revisão integrativa da literatura. Revista Univap, São José dos Campos, v. 21, n. 38, dez.2015.
SILVEIRA, Marysabel Pinto Telis; ADORNO, Raquel Fabiane Roscoff de; FONTANA, Tiago. Perfil dos pacientes com tuberculose e avaliação do programa nacional de controle da tuberculose em Bagé (RS). Jornal Brasileiro de Pneumologia, v. 33, n. 2, p.199-205, abr. 2007.
TRIASIH, Rina et al. Contact Investigation of Children Exposed to Tuberculosis in South East Asia: A Systematic Review. Journal of Tropical Medicine, v. 2012, p.1-6, 2012.
WORLD HEALTH ORGANIZATION. Global tuberculosis report 2018. World Health Organization, 2018.
YONEKURA, Claudia Leiko et al. Incidência de tuberculose em pacientes com artrite reumatoide em uso de bloqueadores do TNF no Brasil: dados do Registro Brasileiro de Monitoração de Terapias Biológicas BiobadaBrasil. Revista Brasileira de Reumatologia, v. 57, p. 477-483, 2017.
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
2 CIÊNCIA E
TECNOLOGIA
PARA A SUSTENTABILIDADE
SEÇÃO 2
62
CAPÍTULO 4
ANÁLISE DE VIABILIDADE ECONÔMICA DO MERCADO DE
MICROGERAÇÃO FOTOVOLTAICA ON GRID NO ESTADO
DO MARANHÃO
Clóvis B. M. Oliveira1 José Ribamar S. M. Filho2
Gerisval A. Pessoa3
1 Professor do Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade Federal do Maranhão com doutorado em Sistemas Elétricos de Potência. 2 Professor da Faculdade Internacional São Luís com mestrado em Energia e Ambiente – Wyden. 3 Professor da Faculdade Pitágoras Maranhão com mestrado em Gestão Empresarial.
RESUMO
Competitividade e inovação são constantes que devem ser dimensionadas para o sucesso empresarial no mundo dos negócios. Nos últimos anos, os custos da energia elétrica representaram um aumento significativo no orçamento das empresas e dos consumidores residenciais, fazendo com que estes busquem a otimização de tais custos, para se produzir mais com menos. Atrelada a tais concepções, a energia solar fotovoltaica residencial oferece diversas vantagens para quem deseja investir neste setor, podendo-se destacar: ser uma fonte de energia limpa, minimizar os impactos ambientais, reduzir o preço da conta de energia elétrica, dentre outros fatores. Neste contexto, este trabalho apresenta uma análise de viabilidade econômica do mercado de microgeração fotovoltaica on grid no estado do Maranhão, servindo como fonte de pesquisa para novos empreendedores que desejam ser inseridos no setor fotovoltaico assim como aos que se encontram em processo de consolidação. Os indicadores de viabilidade econômica estudados foram o payback, Valor Presente Líquido (VPL), Taxa Interna de Retorno (TIR) e Índice de Lucratividade (IL), aplicados nos dados de geração de energia de municípios do estado do Maranhão. A partir de tais análises, foi constatado que é viável investir-se no setor fotovoltaico no estado tanto pelos indicadores de viabilidade analisados assim como do ponto de vista ambiental, apresentando características naturais favoráveis para tal investimento.
Palavras-chaves: Energia renovável. Microgeração Viabilidade econômica. Energia fotovoltaica.
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
1 INTRODUÇÃO
Até meados do início da década de 2000, a energia solar
fotovoltaica no território brasileiro era utilizada exclusivamente em
pequenos sistemas isolados ou independentes, os quais não eram
atendidos pela rede elétrica, caracterizados por serem regiões isoladas e
de difícil acesso ou onde a instalação de linhas de transmissão elétrica não
era viável.
Em alguns países, muitos incentivos foram dados para que as
pessoas gerassem energia elétrica a partir de suas residências, utilizando
sistemas fotovoltaicos conectados à rede elétrica (on grid). Os programas
de incentivo geralmente são justificados por questões ambientais,
segurança energética, geração de empregos, desenvolvimento de
tecnologia e de uma cadeia produtiva. Esses programas variam de acordo
com o país e com a fonte de energia (EPE, 2012).
A tendência mundial é a busca por novas fontes de energia que
possam atender ao acelerado crescimento da demanda, de forma não
poluente e sustentável. No Brasil, possuímos grande parte das fontes
energéticas renováveis, sejam as que já estão consolidadas como as que
despontam no cenário a médio e longo prazo. No caso da geração de
energia elétrica a partir de fontes fotovoltaicas, o mercado brasileiro é
extremamente promissor (ABINEE, 2012).
No que concerne à legislação, a Resolução Normativa nº 687, de 24
de novembro de 2015 da Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel) no
seu art. 2º, define microgeração distribuída toda central geradora de
energia elétrica, com potência instalada menor ou igual a 75 kW e que
utilize cogeração qualificada, conforme regulamentação da Aneel, ou
fontes renováveis de energia elétrica, conectada na rede de distribuição
por meio de instalações de unidades consumidoras.
Atrelada às questões de competitividade e sobrevivência no
mercado, este marco regulatório aprovado por meio desta resolução
representa uma medida estratégica para impulsionar o mercado de energia
solar fotovoltaica no Brasil. Com o fomento desse mercado, a tendência é
aumentar o número de empreendimentos no Brasil, diminuindo o valor do
64
investimento e, consequentemente, o tempo de retorno, tornando-o mais
atrativo para os consumidores.
De acordo com dados da Associação Brasileira de Energia Solar
Fotovoltaica (2017), dentre as unidades consumidoras beneficiadas por
sistemas solares fotovoltaicos, a maior parcela é de residências, que
representam 78,2% do total, seguida de comércios (16,7%), indústrias
(2,0%), consumidores rurais (1,7%) e outros tipos, como iluminação pública
(0,1%), serviços públicos (0,2%) e consumidores do poder público (1,1%).
Embora seja a fonte renovável com crescimento mais acelerado no
mundo e ascensão no Brasil, a energia solar fotovoltaica ainda necessita de
desenvolvimento tecnológico e de avanços em políticas públicas para
fomentar os investimentos, tanto em grandes usinas como em micro e mini
usinas de geração de energia fotovoltaicas, tendo em vista que a produção
atual não chega a 1% da matriz energética nacional (ANEEL, 2016).
Ainda segundo o Congresso Nacional, em benefício da aquisição da
energia solar fotovoltaica em âmbito nacional, tramita o Projeto de Lei PL
833/2015, cuja ementa acrescenta dispositivo ao artigo 20 da Lei nº 8.036,
de 11 de maio de 1990, para permitir a movimentação da conta vinculada
do Fundo de Garantia do Tempo de Serviço (FGTS) para aquisição e
instalação de equipamentos para geração de energia elétrica pela
minigeração distribuída, pela microgeração distribuída e pela geração
fotovoltaica.
Além disso, desde 2013 brasileiros que desejam gerar sua própria
energia a partir de fontes renováveis podem conectar seu sistema à rede
elétrica e se beneficiar do sistema de compensação de energia, conhecido
internacionalmente como net metering. Criado pela Resolução Normativa
nº 482 da Aneel, esse sistema permite ao proprietário de um pequeno
gerador de fonte renovável injetar na rede a energia que não for consumida
no momento da geração, recebendo créditos (em kWh) por ela, podendo
ser utilizados em até 36 meses (IDEAL, 2015).
Entretanto, diversos fatores que incidem no mercado da
microgeração contribuíram negativamente, resultando na incipiente
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
participação de empreendedores na oferta de serviços de instalação de
sistemas autônomos de geração fotovoltaica no Brasil.
Constatam-se essas condições em estados da federação como o
Maranhão, onde, apesar das condições atmosféricas favoráveis à
microgeração, há registro de doze empresas atuando no setor,
restringindo a população às informações e às contratações diretas de
serviços que possibilitem produzir energia elétrica para si e comercializar
o excedente.
Desse modo, necessita-se da disposição de empreendedores para
o desenvolvimento de uma cadeia produtiva capaz de suprir as
expectativas de um mercado que possui características ainda em fase de
amadurecimento, como o caso da microgeração fotovoltaica. Assim, se faz
necessário o conhecimento dos riscos e que se estabeleça um
planejamento sistêmico para o setor.
Neste contexto, este trabalho propõe efetuar uma análise de
viabilidade econômica do mercado de micro geração fotovoltaica on grid
no estado do Maranhão, consubstanciando-a a partir dos indicadores
econômicos payback, valor presente líquido (VPL), taxa interna de retorno
(TIR) e índice de lucratividade (IL).
2 MERCADO FOTOVOLTAICO NO BRASIL
A microgeração de energia deixou de ser uma atividade
centralizada e de exclusividade de médias e grandes empresas. Em junho
de 2016, o Brasil ultrapassou o número de 2.700 microgeradores
individuais, um aumento de 44% na comparação com dezembro de 2015,
segundo a Associação da Indústria de Cogeração de Energia (Cogen). A
potência instalada já é de 27 MW, suficiente para abastecer
aproximadamente 20 mil habitantes. A maioria dos microgeradores (cerca
de 90%) é representado pela energia solar fotovoltaica, sendo que quase
todos estão instalados em residências (COGEN, 2016).
Na figura 1 é apresentada a evolução e projeção do mercado de
sistemas fotovoltaicos no Brasil até 2023, simulado pela Empresa de
66
Pesquisa Energética (EPE). A barra azul apresenta o número de unidades
consumidoras potenciais, isto é, residências com consumo superior a 400
kWh/mês e comércios (sem restrição à nível de consumo). A barra amarela
representa como o mercado vai se tornando economicamente viável ao
longo dos anos, atingindo a viabilidade para mais de 80% dos
consumidores potenciais em 2023. Em verde é mostrado o número de
consumidores que terão instalados sistemas fotovoltaicos ao longo do
horizonte decenal (forma de barra) e o percentual em relação ao potencial,
em linha (EPE, 2014).
Figura 1. Evolução do mercado de sistemas fotovoltaicos distribuídos no
Brasil
Fonte: EPE (2014)
No que concerne ao quantitativo de empresas neste segmento,
foram levantados os dados disponíveis no Portal América do Sol até o mês
de outubro de 2016. Na figura 2 têm-se o mapa representando o
quantitativo de empresas brasileiras que prestam serviços no setor
fotovoltaico.
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
Foram levantados o total de 1295 empresas atuantes no mercado
de geração fotovoltaica nos seguintes serviços oferecidos: instalação,
projetista, integrador, estruturas, módulos fotovoltaicos, inversores e
cursos de capacitação.
Figura 2. Mapa de empresas brasileiras do setor fotovoltaico
Fonte: América do Sol (2016)
3 MERCADO DE EMPRESAS E CONSUMIDORES DO SETOR
FOTOVOLTAICO NO ESTADO DO MARANHÃO
Apesar de apresentar condições climáticas favoráveis para o
investimento neste setor, o Maranhão possui apenas dezessete empresas
do setor fotovoltaico cadastradas no Portal América do Sol (2017),
delimitando a população às informações e às contratações diretas de
serviços que possibilite produzir energia elétrica para o seu próprio
consumo e comercializar o excedente. À medida que se restringe tais
informações, consequentemente promove-se a baixa capilaridade deste
68
negócio, não alcançando, assim, possíveis novos clientes e abrangência
deste mercado.
O Maranhão possui uma das maiores tarifas residenciais (R$/kWh)
dentre os estados da federação e, segundo o Portal Solar (2016), o
aumento das tarifas de energia elétrica está tornando os sistemas
fotovoltaicos não só mais atraentes financeiramente como também uma
necessidade para o governo superar a iminente crise de energia.
Por outro lado, há ainda potencialidade de crescimento de consumo
de energia de maranhenses devido às condições de desigualdade social no
estado, comparativamente demonstrada nos quadros de consumo per
capita a seguir. Em 2016, a EPE, por meio do Anuário Estatístico de Energia
Elétrica, divulgou dois dados importantes sob a ótica do consumidor
residencial: o consumo médio total por região e estados (kWh/mês),
conforme ilustra o quadro 1, e dados populacionais e consumo per capita
(kWh/habitante), disponíveis no quadro 2.
Quadro 1. Consumo médio residencial por região e do estado do Maranhão (kWh/mês)
Fonte: Adaptado de EPE (2016)
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
Quadro 2. População e consumo per capita (kWh/habitante)
Fonte: Adaptado de EPE (2016)
No quadro 3 têm-se o cruzamento das informações por
mesorregião do estado do Maranhão (cidade escolhida para projeção dos
dados pelo programa SunData), população estimada em 2016, segundo o
Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística, densidade demográfica com
dados referentes de 2010 disponibilizados pelo IBGE e a média de
irradiação solar por localidade, projetada pelo programa SunData. Nota-se
que mesmo apresentando médias de irradiação solar favoráveis para se
investir no segmento fotovoltaico no Maranhão, a renda per capita da
população é muito baixa e apresenta-se como um dos entraves para a
aquisição de sistemas fotovoltaicos pelos consumidores.
Quadro 3. Cruzamento de dados por mesorregião (cidade escolhida) do
estado do Maranhão
Fonte: Adaptado de IBGE (2016) e CRESESB (2016)
70
Ademais, segundo o censo demográfico do IBGE (2010) lançado a
cada dez anos, o Maranhão é o estado que detém o maior percentual da
população morando em áreas rurais. Pelos dados divulgados, seis milhões
e quinhentos mil maranhenses vivem na zona rural, totalizando 36,9% da
população maranhense. Devido à distância das cidades, há certas
dificuldades de instalação de sistemas fotovoltaicos nessas regiões, tais
como: infraestrutura, custo elevado para se levar a energia necessária até
essas localidades, falta de mão de obra especializada dentre outros fatores.
4 ANÁLISE DE VIABILIDADE ECONÔMICA DO MERCADO DE
MICROGERAÇÃO FOTOVOLTAICA ON GRID NO ESTADO DO
MARANHÃO
De modo geral, uma análise de investimentos é feita por meio das
seguintes etapas: projeção do fluxo de caixa, avaliação dos fluxos de caixa,
cálculo da taxa de desconto, escolha da melhor alternativa de investimento
por meio do uso de indicadores de viabilidade econômica (payback, VPL,
TIR e IL) e análise de sensibilidade (estimativas no retorno do
investimento).
Para a elaboração do fluxo de caixa, o investimento inicial no
sistema fotovoltaico foi baseado na média do consumo anual residencial
(kWh) dos municípios estudados e, diante deste valor, foi projetado no
simulador solar do Portal Solar (2017), acrescido de 20% sob o valor do
sistema em decorrência dos custos de frete e instalação dos
equipamentos, conforme demonstra o quadro 4.
O quadro 5 apresenta o consumo médio anual residencial de 2016
para os dez municípios do estado do Maranhão (maiores rendas per
capita), conforme detalhado no Apêndice A – consumo médio mensal
residencial de alguns municípios do estado do Maranhão em 2016 –
disponibilizados pela concessionária local.
De posse do valor de geração anual, foi detalhada a geração
esperada no primeiro ano para cada município e, baseados nestes valores,
foram estimados os valores de geração futuros considerando a
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
depreciação do painel fotovoltaico (estimado em 0,8% a.a. com base no
datasheet de alguns fabricantes de painéis comercializados no Brasil).
Quadro 4. Preço médio dos kits solares para os municípios do estado do Maranhão estudados
Fonte: Elaboração própria
Outro ponto a ser considerado na instalação de sistemas
fotovoltaicos são as perdas esperadas e quantificadas em sistemas
conectados à rede. Estudiosos do segmento atribuem tais perdas típicas a
determinados fatores, tais como: sombreamento, temperatura no módulo,
degradação na incidência solar inicial, sujidades nos módulos, dentre
outros fatores, conforme elucidam Laronde (2010).
No quadro 6 tem-se as perdas típicas quantificadas em um sistema
fotovoltaico conectado à rede, num valor estimado de 18%. A partir de tais
perdas, pode-se estimar valores mais reais e concretos aos estudos de
viabilidade econômica.
Quanto ao reajuste tarifário, foi levantado o reajuste realizado em
2016 no estado do Maranhão, no valor correspondente de 8,24% ao ano na
tarifa (com base em estatísticas passadas da Aneel para o ano de 2016 e
72
previsões do IGPM e IRT). Segundo a Aneel (2016), “os valores de reajuste
tarifário no estado do Maranhão a partir de 2016 são os seguintes: para os
consumidores residenciais, a alta média será de 8,24% e para a indústria a
elevação média será de 8,28%”.
Quadro 5. Geração esperada para os municípios do estado do Maranhão estudados
Fonte: Adaptado de LARONDE (2010)
Quadro 6. Perdas típicas em um sistema fotovoltaico conectado à rede
Fonte: Adaptado de LARONDE (2010)
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
Por fim, outro ponto importante a ser mensurado é o custo de
manutenção, referente à limpeza dos painéis, reaperto de conexões, dentre
outros, onde apesar de mínimos, custam em média R$ 150,00 e atualizados
em 3% ao ano, corroborando com Miranda (2014) e pesquisa de mercado
com empresários do ramo em São Luís/MA. Corroborando com Miranda
(2014), o payback é o período de tempo necessário para que se obtenha
retorno de todo o investimento executado em dada aplicação. Apesar de
ser um método de análise geral, é limitado se comparado aos demais
indicadores. Nesse indicador não são considerado, o risco, correção
monetária ou financiamento, limitando-se ao valor enorme o lucro líquido
iguala o valor aplicado no investimento analisado.
Para exemplificar o cálculo do payback, o quadro 7 apresenta os
dados projetados para o munícipio de Estreito/MA, com obtenção do
investimento inicial no período de 10,6 anos, e o quadro 8 apresenta todos
os dados referentes dos demais municípios do estado do Maranhão
estudados.
Quadro 7. Payback estimado para o município de Estreito/MA
Fonte: Elaboração própria
74
Quadro 8. Payback estimado para os municípios do estado do Maranhão
estudados.
Fonte: Elaboração própria
No que se refere aos indicadores de viabilidade econômica VPL, TIR
e IL, o quadro 9 apresenta como exemplo os dados projetados também
para o munícipio de Estreito/MA, correspondente à taxa de atratividade de
4% ao ano.
Analisando-se o quadro 9 é viável investir-se no setor fotovoltaico
no município de Estreito/MA. Segundo as regras de decisão para os
indicadores econômicos apresentados: VPL > 0 (VPL = R$ 20.064,01) é
viável, pois os retornos oferecidos cobrirão o capital investido, a TIR > TMA
(6% > 4%) devendo-se aceitar o projeto e o IL > 1 (IL = 2,18),
recomendando-se o projeto de investimento.
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
Quadro 9. VPL, TIR e IL estimados para o município de Estreito/MA
Fonte: Elaboração própria
76
5 CONCLUSÃO
Analisando-se o indicador de viabilidade econômica payback,
pôde-se observar que o retorno do investimento nos dez municípios do
estado do Maranhão estudados ocorre entre 10 e 12 anos. Convém salientar
que se a análise fosse realizada por residência (unidade), o payback
estimado poderia ser bem menor do que os constatados pelas médias de
consumo por município.
Por meio dos dados obtidos do quadro 10, pôde-se observar que é
viável investir no setor fotovoltaico nos municípios estudados pelos
indicadores VPL e IL, tendo em vista o VPL > 0 (viável, pois os retornos
oferecidos cobrirão o capital investido) e IL > 1 (recomenda-se o projeto
de investimento) em todos os casos apresentados.
Quanto ao indicador TIR obtiveram-se três conclusões: para a taxa
de atratividade de 4% ao ano, todos os municípios foram favoráveis; para
a taxa de atratividade de 4,7% ao ano, a TIR foi superior a TMA (aceitação
do projeto) em quatro munícipios (Estreito, Imperatriz, Paço do Lumiar e
São Luís) e para as taxas de atratividade de 6,18% ao ano e 6,5% ao ano, a
TIR foi menor que a TMA.
A TIR isoladamente não é uma medida de atratividade de
investimento, portanto não pode ser utilizada diretamente como o único
critério de seleção entre oportunidades de investimento, a não ser que
todas tenham investimentos iguais, que não é o caso das projeções
realizadas em se tratando de estimativas.
Quando se analisam parâmetros de viabilidade econômica
individualmente por residência, por exemplo, dependendo do consumo
(conta de energia elétrica mais cara), têm-se a previsibilidade de obter
ganhos mais significativos na redução de sua conta de energia elétrica,
refletindo em melhores indicadores de viabilidade econômica.
O presente trabalho pode servir como referência para
consumidores interessados no sistema de instalação on grid (conectado à
rede) em suas residências, no intuito de saberem o tempo de retorno do
investimento estimado e a rentabilidade anual desses sistemas em seus
municípios frente às taxas de retorno mais diversas no mercado de capitais.
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
Por meio das análises realizadas, ficou evidenciado para
empreendedores e consumidores que o Estado do Maranhão é viável tanto
economicamente, por meio dos indicadores de viabilidade econômica
estudados, quanto por apresentar condições climáticas satisfatórias para
tal investimento, corroborando, assim com estudos e pesquisas para esta
região do Brasil.
A viabilidade da microgeração fotovoltaica depende de diversos
fatores, tais como o investimento necessário na aquisição do sistema,
desempenho do sistema, nível de irradiação solar na região estudada,
energia gerada e também das condições vigentes nas tarifas de energia
elétrica para o grupo residencial no modelo de avaliação proposto neste
trabalho.
Levando-se em consideração os aspectos econômicos e ambientais
deste projeto, ao fomentar o desenvolvimento sustentável ou no risco de
ocorrer racionamento de energia, pode-se favorecer uma análise positiva
mais abrangente sobre esse investimento e prospecção a ser vivenciada
no estado do Maranhão, tornando o projeto de investimento no setor
fotovoltaico mais atrativo e o fomento para abertura de novas empresas.
Apesar do grande potencial solar, financeiramente o estado fica
aquém das demais federações, carecendo de políticas públicas, aumento
da renda per capita, incentivos sociais e fiscais, maior divulgação de sua
abrangência e benefícios e, por fim, ações de fomento. Todo este vislumbre
potencializa novos investimentos e novas empresas para atuação nesse
ramo promissor.
Atualmente, grande parte dos incentivos por parte do governo do
estado do Maranhão para comunidades de baixa renda são voltados para
o pequeno agricultor, com por exemplo, entrega de kits solares, sistemas
de captação de energia solar para irrigação e agropolos. Todas estas ações
representam um incentivo para a agricultura e a economia destas regiões,
desonerando a produção dessas comunidades rurais na obtenção de
energia elétrica. Municípios como São José de Ribamar e Raposa estão
entre alguns dos beneficiados com a instalação destes sistemas.
78
Tais ações potencializam o interesse de abertura de novas
empresas ou até mesmo a ampliação de novos mercados pelas empresas
já consolidadas no estado do Maranhão. Ações como promover a
divulgação dessa fonte de energia renovável, seus benefícios, viabilidade
econômica e programas de capacitação de mão de obra especializada
podem estar inclusos no know how dessas empresas para ampliação de
seus negócios. Para prospecção de novos mercados, este trabalho
colabora também como base para proposição e elaboração de um plano
de negócios por parte das empresas direcionado para o setor fotovoltaico
no estado do Maranhão.
Nesta região, necessita-se da disposição de empreendedores para
o desenvolvimento de uma cadeia produtiva capaz de suprir as
expectativas de um mercado que possui características ainda em fase de
amadurecimento, como o caso da microgeração fotovoltaica. Assim, faz-
se necessário o conhecimento dos riscos e que se estabeleça um
planejamento na forma de um plano de negócio para o setor.
O plano de negócio é uma ferramenta ideal para traçar um retrato
fiel do mercado, do produto e das práticas do empreendedor, ajudando a
concluir se sua ideia colocada em prática é viável e a buscar informações
mais detalhadas sobre o seu ramo, os produtos e serviços que irá oferecer
e seus stakeholders, tais como seus clientes, concorrentes, fornecedores e,
principalmente, sobre os pontos fortes e fracos do negócio em questão.
REFERÊNCIAS
AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA (ANEEL). Capacidade de geração do Brasil. 2018. Disponível em: <http://www2.aneel.gov.br/aplicacoes/capacidadebrasil/capacidadebrasil.cfm>. Acesso em: 01 de outubro de 2016.
AMERICA DO SOL. Sistemas fotovoltaicos conectados à rede elétrica. Disponível em: <http://app.americadosol.org/redesolar/>. Acesso em: 22 de julho de 2017.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DA INDÚSTRIA ELÉTRICA E ELETRÔNICA (ABINEE). Propostas para inserção da energia solar fotovoltaica na Matriz Elétrica Brasileira. São Paulo: ABINEE, 2012.
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
ASSOCIAÇÃO DA INDÚSTRIA DE COGERAÇÃO DE ENERGIA (COGEN). Microgeração de energia. Disponível em: <http://www.cogen.com.br/principais- noticias/microgeracao-de-energia-cresce-44-em-2016>. Acesso em: 03 de dezembro de 2016.
CENTRO DE REFERÊNCIA PARA ENERGIA SOLAR E EÓLICA SÉRGIO DE SALVO BRITO (CRESESB). Base de dados de irradiação solar incidente. Disponível em: <http://www.cresesb.cepel.br/index.php?section=sundata>. Acesso em: 05 de dezembro de 2016.
EMPRESA DE PESQUISA ENERGÉTICA (EPE). Análise da Inserção da geração solar na matriz elétrica brasileira. Rio de Janeiro: 2012.
______. Balanço Energético Nacional 2016: ano base 2015. Rio de Janeiro: EPE, 2016.
______. Consumo mensal de energia elétrica por classe (regiões e subsistemas): 2004-
2015. Disponível em: <http://www.epe.gov.br/mercado/Paginas/Consumomensaldeenergiael%C3%A9tricaporclasse(regi%C3%B5esesubsistemas)%E2%80%932011-2012.aspx>. Acesso em: 22 de março de 2017.
INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA (IBGE). Renda domiciliar per capita 2016. Disponível em: <ftp://ftp.ibge.gov.br/Trabalho_e_Rendimento/Pesquisa_Nacional_por_Amostra_de_Domicilios_continua/Renda_domiciliar_per_capita/Renda_domiciliar_per_capita_2016.p df>. Acesso em: 20 de março de 2017.
______. Censo demográfico 2010. Disponível em: <http://www.censo2010.ibge.gov.br/sinopse/index.php?uf=21&dados=0>. Acesso em: 07 de dezembro de 2016.
INSTITUTO PARA O DESENVOLVIMENTO DE ENERGIAS ALTERNATIVAS NA AMÉRICA LATINA (IDEAL). O mercado brasileiro de geração distribuída fotovoltaica: Edição 2015. Disponível em: <https://issuu.com/idealeco_logicas/docs/2015_ideal_mercadogdfv_150901_final>. Acesso em: 18 de fevereiro de 2016.
LARONDE, R. Reliability of Photovoltaic Modules Based on Climatic Measurement Data. France: University of Angers, 2010.
MIRANDA, A.B.C.M. Análise de viabilidade econômica de um sistema fotovoltaico conectado à rede. Projeto de graduação em Engenharia Elétrica. Escola Politécnica da Universidade Federal do Rio de Janeiro. Rio de Janeiro, 2014.
80
CAPÍTULO 5
RESÍDUOS SÓLIDOS NAS PRAIAS DA AVENIDA LITORÂNEA
DE SÃO LUÍS-MA Marcio José Celeri1
José Manoel Mondego Ramos2
1 Docente na Universidade Federal do Maranhão, Departamento de Geociências. 2 Bacharel em Direito e Geografia pela Universidade Federal do Maranhão.
RESUMO
O crescimento populacional e o intenso processo de urbanização são fatores que podem levar ao desequilíbrio ambiental. A cidade de São Luís no estado do Maranhão vivenciou esses dois fatores nas últimas décadas, sobretudo com a chegada de grandes projetos industriais, que trouxeram desenvolvimento socioeconômico, mas também alguns problemas de natureza urbana, social e ambiental, gerada pela expansão desordenada do território e com construções de moradias em áreas pouco prováveis para essa finalidade. Na mesma esteira do incremento populacional avança, também, a geração dos resíduos sólidos urbanos, proveniente do consumo dos recursos naturais e de produtos manufaturados, que são agravados pela disposição e destinação ambientalmente inadequadas. Este estudo analisou a geração dos resíduos nas praias de São Marcos e Calhau na Avenida Litorânea de São Luís (MA) com pesquisas de campo, com as técnicas de transectos georreferenciados e caracterização das prováveis fontes, para entender de que forma o crescimento urbano contribuiu para o aumento da geração de resíduos sólidos e os seus reflexos no meio geográfico. O resultado auxiliará o poder público no enfrentamento dos problemas gerados no descarte e consumo, trazendo instrumentos importantes no avanço da prevenção, redução e reciclagem dos resíduos sólidos, sem desmerecer outros preceitos normativos como leis de âmbito federal, estadual e municipal com orientações para prevenção dos impactos ambientais.
Palavras-chave: Resíduos Sólidos. Caracterização. Praias. São Luís.
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
1 INTRODUÇÃO
O consumo é uma atividade que faz parte da vida do ser humano
ao longo da história. O desenvolvimento das sociedades, notadamente
com o industrialismo e a concentração da população nos centros urbanos,
impulsionou a produção de bens e serviços em larga escala, com objetivo
de atender as novas demandas do mercado consumidor que começava a
se expandir. Desta relação produção e consumo, surgiram os resíduos
sólidos (RS), ainda hoje mencionados pela maioria das pessoas como
“lixo”, que a princípio era absorvido pela natureza devido ao baixo volume
produzido, porém, na atualidade, passou a figurar como um dos maiores
problemas ambientais do planeta.
A produção de bens e serviços, aliada aos avanços tecnológicos,
tem submetido a natureza a um volume cada vez maior de RS, inclusive
aqueles produzidos por materiais tóxicos como o chumbo presente no
resíduo eletrônico, questões que se tornaram as mais discutidas nas
últimas décadas em matéria ambiental, sobretudo porque a sociedade não
tem sido capaz de reduzir a quantidade de bens consumidos e nem levado
em conta a finitude dos recursos naturais ainda disponíveis.
O excesso de consumo pode facilmente levar ao desequilíbrio
ambiental pela enorme quantidade de RS e formas de tratamento ainda
inadequadas em determinadas cidades, deixando o ser humano cada dia
mais vulnerável a eventos como enchentes, desabamentos de encostas e
a contaminação por vários tipos de doenças. Compreender esses
problemas é fundamental para a implementação de políticas públicas que
sejam capazes de viabilizar recursos técnicos, sociais e econômicos em
benefício dessa parcela expressiva da população que é afetada pelos
impactos negativos da disposição irregular.
A geração de RS passou a ser um dos principais desafios, em que
governo e sociedade têm um enorme compromisso com o meio ambiente
sustentável. O Brasil há alguns anos vem se preocupando com as causas
ambientais, principalmente depois da promulgação da Constituição
Federal de 1988, que destinou um capítulo a essa temática e mais
recentemente com a entrada em vigor da Lei 12.305/2010, que instituiu a
Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS), dispondo sobre princípios,
82
objetivos e instrumentos, bem como as diretrizes para a gestão integrada
e ao gerenciamento de RS, com vistas a solucionar ou minimizar essa
relevante questão ambiental no país.
Atividade produtiva e consumo sempre fizeram parte das
necessidades humanas surge, diante dessa conjuntura um grande dilema:
como continuar produzindo com a utilização de recursos naturais que são
finitos e o que fazer com as sobras do processo de consumo, em que há
um nítido esgotamento de absorção pela natureza? Pensando nisso, o
legislador elencou por meio da PNRS, mecanismos voltados para a
proteção da saúde pública e da qualidade ambiental, destacando a não
geração, redução, reutilização, reciclagem e tratamentos dos RS, no intuito
de conter seus efeitos nocivos ao meio natural, decorrentes das emissões
de poluentes lançados no solo, nas águas e no ar. Como parte das medidas
para solucionar esses problemas, a PNRS determinou em 2014 a extinção
dos lixões a céu aberto nas cidades brasileiras e substituição por aterros
sanitários.
A cidade de São Luís foi uma das primeiras capitais a cumprir as
diretrizes da PNRS com o fechamento do lixão da Ribeira em 2015,
segundo divulgação na mídia local, passando a depositar todo resíduo
coletado da capital na Central de Tratamento de Resíduos no município de
Rosário. Com isso, a área degradada pelo rejeito está sendo recuperada e
acompanhada com monitoramento ambiental dos lençóis freáticos, do ar,
do solo e da fauna, visando eliminar os impactos de anos de depósito
irregular de RS (PREFEITURA DE SÃO LUÍS, 2018).
O crescimento populacional nas últimas décadas em São Luís,
ocasionado pela instalação de polos industriais e a ausência de
planejamento e zoneamento urbano eficaz, incorreu em ocupação
aleatória do solo com construção de moradias em locais sem acesso à
infraestrutura ou em áreas de riscos, aumentando os problemas de ordem
ambiental como, por exemplo, a destinação e disposição de RS de maneira
indiscriminada agredindo o meio ambiente. Em consequência das altas
taxas de crescimento populacional e de alguns tipos de indústrias na área
do Golfão Maranhense, a intensidade e a magnitude das atividades
humanas na faixa costeira da Ilha do Maranhão impõem grande
vulnerabilidade à paisagem costeira (FEITOSA; TROVÃO, 2006, p. 94).
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
Dessa forma, o aumento da população urbana somado ao
desenvolvimento econômico e tecnológico potencializou o consumo,
evidenciado pela quantidade e diversidade de RS depositados em áreas
ambientais, lixões improvisados e nos espaços públicos de grande
circulação, como as praias de São Marcos e Calhau na Avenida Litorânea,
local do nosso estudo, onde os RS são acondicionados de forma
inadequada e até dispostos na via pública, na faixa de areia e na vegetação
que margeia o calçadão.
A Avenida Litorânea foi construída na década de 1990, visando o
desenvolvimento urbano na parte norte da capital, com a finalidade de
servir como polo de atração turística e melhoria da malha viária com a
implementação do transporte coletivo. Com essa infraestrutura, começou
a forte especulação imobiliária, tornando local de moradia para famílias de
alto poder aquisitivo e a orla mais frequentada para atividades recreativas
da população, sobretudo depois da construção de bares e restaurantes,
intensificando dessa forma os vários problemas, principalmente nos
aspectos sanitário e ambiental.
Diante desse cenário e como parte do nosso estudo, procedemos
ao recolhimento dos RS nas praias do Calhau e São Marcos em três pontos
georreferrenciados, delimitados por transectos de 100m longitudinal,
descendo até a maré (baixa mar). Os RS recolhidos em sacos plásticos de
100 litros foram separados, os orgânicos dos inorgânicos, depois
caracterizados, pesados, identificadas prováveis fontes, como também
padrões de consumo da população residente, comerciante e
frequentadores e, finalmente, a formulação dos resultados.
Destarte, o presente estudo permitiu avaliar de que maneira o
processo de urbanização acelerada em São Luís contribuiu para um dos
maiores problemas ambientais enfrentados atualmente: o acúmulo de RS
em áreas impróprias. Este estudo visa permitir o conhecimento a respeito
do potencial poluidor do produto ou resíduo, assim como a forma correta
do descarte e tratamento dos mesmos e sugerir ações que possam
minimizar os danos causados ao meio ambiente.
84
2 CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO
A cidade de São Luís está situada na mesorregião Norte
Maranhense, integrando a microrregião da aglomeração urbana de São
Luís, com uma população de 1.014,837 habitantes registrada no censo de
2010 e estimativa para 2017 de 1.091,868 habitantes (BRASIL, 2017).
A Ilha do Maranhão está posicionada na parte central do golfão,
delimitada pelas baías de São Marcos e São José, consideradas as mais
importantes da zona costeira do Maranhão tanto pelos aspectos
fisiográficos, por serem desaguadouros dos maiores rios do estado
(Mearim e Itapecuru), e por apresentarem intensa dinâmica da paisagem,
quanto pela densidade das atividades humanas e a circulação de riquezas
(FEITOSA; TROVÃO, 2006, p. 93). Destacam-se ainda, os canais profundos
da baía de São Marcos que abriga um dos maiores complexos portuários
do Brasil. Neste segmento da zona costeira emersa ao norte da cidade de
São Luís (Figura 1), estão as praias de São Marcos e Calhau na Avenida
Litorânea, onde foi realizado o presente estudo.
Figura 1. Localização da área de estudo, praias de São Marcos e Calhau
Fonte: Celeri (2018)
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
3 CONTRIBUIÇÃO DA GEOGRAFIA NA RELAÇÃO DO HOMEM COM OS
RESÍDUOS SÓLIDOS
A relação dos seres humanos com os RS vem desde os primórdios
da civilização, tornando-se mais evidente com a Revolução Industrial. A
sua compreensão como transformação dramática das formas de
abastecimento pressupõe uma percepção análoga sobre as forças que
provocaram a mudança nos hábitos de procura e na transformação de uma
classe consumidora, surgida entre as camadas médias da sociedade
inglesa do século XVIII (CAMPBEL, 2002 apud PORTILHO, 2010, p. 82). Na
nossa atual sociedade, configura-se como um tema desafiador a criação
de uma consciência nacional sobre os padrões de consumo e disposição
adequada dos rejeitos. Os governos, sociedade organizada e organismos
internacionais têm elaborado pautas com questões técnicas, preceitos
normativos (leis), conferências, educação ambiental, investimentos em
saneamento, dentre outros, no sentido de minimizar os efeitos nocivos que
esses rejeitos trazem para a sociedade e o planeta.
A ciência geográfica, por sua vez, vai mais além: considera uma
questão socioespacial, sendo solicitada cada vez mais para interpretar essa
interface sociedade/natureza. A geografia de hoje fala de população e de
paisagens, interessa-se pelos oceanos, pelas montanhas, pelos ambientes
extremos, mas também pelas áreas rurais, pela cidade, pelas grandes
metrópoles e pelos espaços cada vez maiores de urbanização difusa
(CLAVAL, 2010, p. 7). Essa visão holística a faz identificar os
acontecimentos e as transformações que ocorrem na sociedade e no
planeta terra.
O espaço geográfico é a base concreta da vivência terrena do
homem. O ato de transformação da natureza em meios de produção e de
vida é a prática de construção consciente do espaço (MOREYRA, 2014, p.
103). Constitui, portanto, os pisos sobre os quais se fixam as populações
humanas e são desenvolvidas suas atividades, derivando daí valores
econômicos e sociais (GUERRA; CUNHA, 2012, p. 25). É o espaço
construído pelas ações dinâmicas da natureza e os criados pelo trabalho
humano em conjunto com as relações que ocorrem na vida em sociedade,
ou seja, é o resultado de uma interação entre uma sociedade localizada e
um dado meio natural e transformado pelo homem (SANTOS, 2012, p.36).
86
A cidade como espaço de convivência das pessoas passou por
várias mudanças ao longo da história Mumford (2008, p. 35) afirma que na
primeira transformação urbana:
A cidade pode ser descrita como uma estrutura especialmente equipada para armazenar e transmitir os bens da civilização e suficientemente condensada para admitir a quantidade máxima de facilidades num mínimo de espaço, mas também capaz de um alargamento estrutural que lhe permita encontrar um lugar que sirva de abrigo às necessidades mutáveis e às formas mais complexas de uma sociedade crescente e de sua herança social acumulada (MUMFORD, 2008, p. 35).
As cidades com essa configuração urbana, intensificada a partir da
Revolução Industrial, experimentando inovações na produção agrícola, na
organização dos negócios e na tecnologia, tiveram consequências
revolucionárias para a sociedade, economia e política, impulsionando as
pessoas a se deslocarem do campo para a cidade (PERRY, 2015, p. 357).
Com esse aumento populacional, precisou-se intervenção do Estado para
solucionar os problemas ocorridos do crescimento desordenado das
cidades industriais, abrindo caminhos que resultaram na capacitação de
mobilizar o potencial humano em todas as direções, seja no planejamento,
no domínio do transporte, da comunicação por longas distâncias, do
processo industrial, do comércio e da arquitetura para promoção do bem
estar da população.
A vida urbana trouxe certa comodidade para a população, mas
também uma série de problemas que afetaram de maneira extremamente
nociva a vida das pessoas. Nas cidades medievais a crescente população,
muitas vezes incapaz de expandir para fora dos seus muros, cobriu os
espaços abertos interiores, causando graves erros higiênicos, como os
detritos constituídos de matéria orgânica que se decompunham e
misturavam com a terra, provocando vários tipos de doenças infecciosas
(MUMFORD, 2008, p.347). Não é diferente da era moderna, com os
grandes aglomerados urbanos, onde o padrão de salubridade é melhor,
mas que ainda é acometido por uma infinidade de doenças provenientes
da falta de padrões adequados de saneamento básico, dentre os quais o
acúmulo de RS, principalmente nos espaços públicos e bairros nas
periferias das cidades onde a presença de serviços públicos ainda é
deficitária.
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
Os RS na sociedade primitiva eram quase inexistentes em razão do
alto grau de deslocamento dos humanos, não gerando acúmulo dos
rejeitos de consumo, pois poucos existentes eram absorvidos pela
natureza. Porém à proporção que os povos foram fixando suas moradias,
os problemas começaram a surgir, agravando-se na Idade Média e,
sobretudo, anos mais tarde com o industrialismo. Com pouco
planejamento, surgiram diversos problemas, tais como o lixo que se
multiplicava e era exposto nas ruas, sem nenhum tratamento, esgotos
abertos, rios poluídos, fumaça das fábricas e ruas imundas disseminando
doenças, atraindo insetos e animais e possibilitando o surgimento de
diversas epidemias. Quase todos que escreveram sobre cidades industriais
relataram o mau cheiro, a imundície, a aglomeração desumana, a pobreza
e a imoralidade (PERRY, 2015, p.359). O planejamento das cidades
europeias no século XIX foi proposto como alternativa pública de solução
dos problemas urbanos decorrentes da industrialização e do crescimento
demográfico, em particular daqueles relacionados à miséria, à poluição e à
segregação socioespacial (VITTE; KEINERT, 2009, p. 21).
A urbanização pode ser entendida como um processo de transição
de pessoas que vivem no campo e passam por algum motivo a viver no
meio urbano. No Brasil, o monopólio da terra e a monocultura promovem
a expulsão da população do campo, provocando a expansão física das
cidades. A política de planejamento urbano é sempre um instrumento
público de controle das relações sociais, que se realiza por meio de
medidas e procedimentos de disciplinamento e regulamentação da ação
dos agentes públicos e privados no processo de produção do espaço
(VITTE; KEINERT, 2009, p. 24). A ausência dessa política, que envolve
saneamento básico, ordenamento territorial, educação, segurança, saúde,
moradia e emprego, traz consequências negativas, como a favelização,
violência urbana, desmatamento, impermeabilização do solo pelo asfalto,
poluição por gases das indústrias e dos automóveis aumento da geração
dos resíduos sólidos tanto industrial como residencial, que contaminam
diretamente os lençóis freáticos, rios dos centros urbanos, problemas de
enchentes e doenças por veiculação hídrica.
Dentre esses aspectos negativos para o ser humano e o meio onde
vive, destacamos os Resíduos Sólidos Urbanos (RSU), que historicamente
88
são fruto da degradação e degenerescência dos objetos, de valor
econômico ou afetivo, resultantes da transformação e/ou do consumo de
materiais (NEVES; MURATORI, 2009). Embora seja um problema que
acompanha o homem ao longo da sua existência, em escala mínima, com
a industrialização, os RSU passou a ser de fato um problema de
saneamento básico, atingindo principalmente as áreas de maior
concentração urbana, deixando marcas profundas no meio ambiente,
intensificando-se à proporção que a sociedade atingi a patamares maiores
de ocupação do espaço e de consumo.
A quantidade e diversidade dos RS gerados estão diretamente
relacionadas com o aumento da população e o crescimento da economia.
Para minimizar os efeitos danosos à população, é condição essencial o
envolvimento de toda sociedade com o apoio do poder público e outros
seguimentos envolvidos, com o objetivo de encontrar soluções viáveis e
duradouras para melhorar o meio ambiente urbano, transformando as
cidades em locais humanizados, agradáveis para viver e livre dos efeitos
indesejáveis de degradação ambiental e outras mazelas provocadas pelo
homem. A solução para problemas ambientais específicos exige
conhecimento específico (VITTE; KEINERT, 2009, p. 3).
Desta forma, pensar o ambiente em Geografia é pensar uma
dimensão do espaço geográfico enquanto uno e ao mesmo tempo com
múltiplas dimensões e não inviabilizar o ambiental pensado sob outras
matrizes complementares e/ou antagônicas. Portanto, a ciência geográfica
passa a ter um papel fundamental no sentido de garantir uma visão mais
ampla de todas as etapas dessa dinâmica, por não dissociar o viés técnico-
operacional da análise social (CELERI, 2012, p. 33).
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
A etapa de campo teve início com o reconhecimento do local da
pesquisa consistindo no percurso em toda extensão da Avenida Litorânea,
compreendendo as praias de São Marcos e Calhau, com um mapa de
localização dos bares, restaurantes, quiosques e banca de revistas, (Figura
4), confrontando essas informações in loco, exceto os hotéis, moradias e
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
outros estabelecimentos comerciais que estão do outro lado da avenida, e
que não fazem parte do nosso campo de pesquisa.
Foram identificados os pontos de maior acúmulo de RS, a forma
como são acondicionados, distribuição das lixeiras ao longo da avenida, a
existência ou não de coleta seletiva nos estabelecimentos comerciais e se
os mesmos dispõem de uma área apropriada de descarte para posterior
coleta pelo serviço de limpeza pública municipal. Ainda como parte do
levantamento de campo, não concretizado com aplicação de formulários
de pesquisas, foram as conversas informais com frequentadores,
trabalhadores dos restaurantes e o pessoal do serviço de limpeza, a
respeito das principais questões negativas que envolvem os RS nesse
ambiente marinho. Essas informações foram essenciais para conhecer
melhor a realidade local, os anseios e a visão de cada pessoa sobre os
cuidados que todos devem tomar ao frequentar os espaços públicos sem
agredi-lo.
Após as primeiras análises e ambientação de toda extensão da
Avenida Litorânea, desta vez com o uso do GPS, foram marcadas todas as
coordenadas geográficas dos quiosques (bares e restaurantes), banca de
revista, barracas de venda de cocos, lixeiras de plástico fixadas nos postes
de iluminação pública, contêineres de metal com capacidade para 1.000
litros, tonéis de metal com capacidade de 200 litros e pequenas
construções recuadas de alvenaria no formato de “U” para descarte de RS,
no total de 129 pontos marcados com suas respectivas coordenadas.
Iniciou-se na Praça dos Pescadores até o final da avenida na praia do
Calhau, contemplando também o prolongamento construído em 2012 que,
mesmo, sem bares e restaurantes, possui atividades de venda de coco
presentes.
90
Figura 2. Uso e ocupação da Avenida da Litorânea em São Luís– 2018
Fonte: Celeri (2018)
A marcação dessas coordenadas teve como objetivo catalogar
todos os pontos que são fontes tanto de geração como descarte. Verificou-
se, também, a existência de RS em quase todos os recipientes, com maior
volume próximo aos quiosques e barracas de venda de cocos. Mesmo com
a distribuição das lixeiras de plástico em quase toda extensão da praia,
estas ainda são insuficientes, sem levar em conta que muitas apresentavam
avarias pela ação do tempo ou por conduta humana, além da pequena
abertura (Figura 3) que impossibilita o depósito de RS maiores, ocorrendo
transbordo ou deixados no chão. Como medida paliativa, o serviço de
limpeza pública colocou alguns recipientes com capacidade maior, porém
esses sem locais demarcados e dispostos de forma aleatória no calçadão,
servindo, assim até de obstáculos para pessoas que praticam atividades
físicas como caminhadas e passeio ciclístico.
Não foram encontrados recipientes para coleta seletiva. Os que
estavam dispostos ao longo da avenida continham RS diversificados, nos
recipientes maiores como os contêineres com capacidade para 1.000 litros
(Figura 4) e tambores de óleo e graxa que foram improvisados como
lixeiras. Nesses recipientes são depositadas as sobras de construção, os
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
resíduos orgânicos (podas de árvores, restos de cocos) e inorgânicos
(vidro, metal, plástico, borracha, madeira), enfim, todo tipo de resíduo.
Além de não estarem distribuídos de maneira uniforme não tem um local
apropriado.
Figura 3. Recipiente de plástico para coleta de resíduos sólidos na Avenida Litorânea
Fonte: captura própria
Figura 4. Contêiner de metal para depósito de Resíduos sólidos na Avenida Litorânea
Fonte: captura própria
92
Figura 5. Lixeiras de alvenaria na Avenida Litorânea em São Luís
Fonte: captura própria
Figura 6. Depósito irregular de resíduos sólidos na Avenida da Litorânea em São Luís
Fonte: captura própria
As pequenas construções improvisadas de alvenaria em formato de
“U”, dispostas em grande extensão da avenida litorânea (Figura 5), para
servir de base para as lixeiras de metal, também são usadas para descarte
de RS avulsos pelos estabelecimentos comerciais.
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
Neste aspecto, pela falta de disposição adequada (Figura 6), os
RSU, por suas características e composição, favorecem a atração e
proliferação de insetos, roedores e animais domésticos que destroem as
embalagens espalhando sujeiras sólidas e líquidas na via pública,
favorecendo parte da cadeia de transmissão de doenças. Vale lembrar que
os restos de cocos, garrafas e outras embalagens deixadas nesses locais,
ou na vegetação, podem ser um potencial foco criador de mosquitos
transmissores da zika, dengue e chikungunya pelo acúmulo de água nesses
recipientes, principalmente no período chuvoso.
Ações como essas ainda são comumente praticadas pela
população, observadas durante o período da pesquisa. Parece algo normal
para grande parte dos frequentadores depositar restos de consumo,
principalmente embalagens de plásticos e restos de cocos na vegetação e
na areia da praia, além das questões de saúde pública já mencionadas.
Também é uma severa agressão à natureza, inibindo de certa forma o
turismo. A cidade como o Rio de Janeiro (RJ), uma das cidades que mais
atrai o turista, está aplicando multas para aqueles que jogarem lixo na
praia, como forma de inibir essas práticas nocivas (CELERI, 2012).
Sendo assim, o rejeito pode constituir um meio favorável na
transmissão de doenças por via direta, que ocorre através de micro-
organismos patogênicos (bactérias, vírus, protozoários e vermes), os quais,
alcançando os RS, sobrevivem por algum tempo podendo contaminar as
pessoas, principalmente aqueles que manipulam esses resíduos, incidindo
em doenças epidérmicas, intestinais ou respiratórias (MOTA, 1997). A
transmissão por via indireta alcança um número maior de pessoas. Embora
não estando em contato direto com os RS, o fato de estar acumulado em
local inadequado pode tornar o ambiente propício para a proliferação de
roedores e insetos, levando à contaminação por meio desses vetores.
Com relação à forma de acondicionamento dos RS produzidos nas
praias do Calhau e São Marcos a maioria dos comerciantes utilizam sacos
plásticos e caixas de papelão que são colocados nos containers da
Companhia de Limpeza Pública ou depositam nas lixeiras improvisadas,
construídas de alvenaria ou, ainda, abrem buracos na areia da praia para
deposição dos RS (Figura 6), que depois serão recolhidos pelo pessoal da
limpeza em caminhões e caçambas.
94
Após essas observações em dias e horários alternados, tivemos
uma noção geral sobre as questões dos RS nas praias de São Marcos e
Calhau, e partimos para a coleta dos mesmos nesses dois ambientes de
pesquisa. A coleta foi realizada no dia 12 de maio de 2018, com a maré em
baixa mar (Diretoria de Hidrografia e Navegação, Marinha do Brasil – São
Luís Maranhão – 02º31,6'S S; 044º18,7' W – carta 00412) (MARINHA DO
BRASIL, 2018), em três pontos georreferenciados: dois na praia do Calhau
e um na praia de São Marcos.
A área compreendida em cada uma das três coletas foi em um
transecto amostral, com o estiramento de um cordão com o comprimento
de 100 m paralelo ao calçadão da avenida, fixando as extremidades com
hastes de metal, onde delimitamos uma linha imaginária descendo até o
nível da maré em baixa mar, formando uma área e, dentro dela,
procedemos ao recolhimento de todos os RS, inclusive na vegetação no
limite superior da praia para avaliar também o padrão de deposição.
Figura 7. Demarcação de transecto na praia de São Marcos
Fonte: captura própria
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
Figura 8. Resíduos sólidos da primeira coleta da praia do Calhau
Fonte: captura própria
Nesta coleta obteve-se uma grande variedade de resíduos
inorgânicos (plástico, vidro, tecido, metal, madeira, isopor, borracha,
dentre outros) e orgânicos (Figura 8). O maior volume foi de embalagens
de plástico e restos de cocos, principalmente próximos aos quiosques e
bares, mesmo com a rotina diária de limpeza pública. Nas três coletas a
predominância foi de cocos em quantidade/peso, porém o plástico devido
sua vasta utilização foi o mais encontrado.
Por isso que esse tipo de material tem sido causa de preocupação
de ambientalistas e defensores da vida marinha, por representar um dos
principais vilões do ambiente marinho, pois é confundido por muitos
animais com alimento, o que ocasiona a morte de muitas espécies, como
aves marinhas e tartarugas. Ao consumirem o plástico acabam morrendo
por ficarem com o aparelho digestivo repleto desse material e isso diminui
a capacidade de assimilação de nutrientes provenientes de alimentos
verdadeiros (CUTRIM et al., 2016).
Para catalogar os dados da pesquisa não foi usado laboratório, todo
trabalho foi realizado no campo. Os RS coletados foram separados por
96
categoria (Tabela 1), depois foram pesados os mais volumosos e em maior
quantidade, os incluídos na categoria diversos, foram apenas pesados.
Após o término, os RS e rejeitos recolhidos para análise foram depositados
em contêineres do serviço de limpeza pública.
Tabela 1. Quantidade de resíduos sólidos coletados nas praias da Avenida
Litorânea – 2018
Resíduos 1ª coleta Calhau
2ª coleta Calhau
3ª coleta São Marcos
Diversos 5,5 0,6 3,45
Papelão 1 0,5 -
Madeira 2 0,5 1
Plástico 3 0,7 1
Material de pesca
1,5 1 0,8
Restos de coco
35 110 25
Total kg 48 113,3 31,25
Fonte: Celeri (2018)
Em termos de peso e volume, os restos de cocos têm uma
quantidade expressiva, isso considerando apenas aqueles dispostos dentro
das áreas previamente demarcadas (transectos). Para se chegar ao peso
total em cada área, pesamos um resto de coco (+/- 1,100 kg) e
multiplicamos pela quantidade encontrada. Notamos que este tipo de
resíduo os usuários simplesmente deixam em qualquer local após consumir
o conteúdo, mesmo que existam lixeiras nas proximidades. É de causar
repulsa como a educação ambiental ainda não faz parte da vida dessas
pessoas que agem de forma tão rasteira com relação ao meio ambiente.
Ainda sobre a diversidade dos RS nas três coletas, fica evidenciado
a falta de consciência ambiental da maioria dos frequentadores desses
espaços públicos. Ainda não têm o devido cuidado ao descartarem seus
resíduos, que se somam aos que foram jogados e/ou deixados em outras
praias, rios e córregos da ilha que fluem pela cidade e são trazidos pelas
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
correntezas depositando-se na areia e vegetação da orla, resultando,
assim, na introdução de uma quantidade considerável desses rejeitos no
ambiente marinho. Esse lixo prejudica a vida dos organismos bentônicos,
como estrelas-do-mar, corais, caranguejos, esponjas, caramujos, entre
outros, e dos nectônicos, principalmente os peixes (CUTRIM et al., 2016).
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
É possível afirmar que os RS se tornou um dos grandes problemas
ambientais do planeta, apesar dos esforços para a adoção de mecanismos
de controle desde a produção até a disposição final, com leis que tratam
exclusivamente dessa questão. Porém, ainda não foram suficientes para
conter os enormes danos de degradação ambiental provenientes dos
restos de consumo pela população.
Proteger o meio ambiente e combater a poluição em todas as suas
formas é dever de todos, cabendo ao poder público, de acordo com a
política de RS, implantar planos de educação ambiental em todos os
segmentos da sociedade, gestão e gerenciamento de RS no município,
logística reversa, responsabilidade compartilhada, coleta seletiva e
incentivar os munícipes a contribuir com o consumo consciente, controle
do desperdício e, sobretudo, destinar os resíduos para locais adequados.
Se todas essas ações de responsabilidade da população não forem
suficientes para diminuição dos impactos causados pelos RS, uma das
alternativas encontradas por algumas prefeituras brasileiras é multar
pessoas que jogam resíduos na via pública. Só assim pode ser capaz de
diminuir efeitos indesejáveis das sobras pós-consumo deixadas pela
população.
Como os meios de controle de poluição ainda são incipientes em
São Luís, grande quantidade de resíduos são retirados diariamente das
praias que foram analisadas, não havendo sequer uma diminuição
acentuada no decorrer dos meses. Isso demonstra que algo de urgente
precisa ser feito, sob pena de nunca chegarmos a níveis aceitáveis de
geração de resíduos. É aquela máxima, que ainda está arraigada na cultura
de grande parcela da população, “tem quem limpe”. E o poder público, por
98
sua vez, acha normal recolher toneladas de resíduos diariamente sem ter
uma política de reciclagem bem definida, destinando quase todo esse
quantitativo ao aterro sanitário, que pode servir de fonte de renda. Sem
falar dos que se encontram em terrenos baldios e áreas de preservação,
como os manguezais, rios e córregos que permeiam o espaço urbano da
ilha, desembocando nas praias e oceanos, prejudicando o meio costeiro e
marinho.
O presente trabalho de análise socioambiental com atenção voltada
para a pesquisa de campo, o comportamento humano em relação ao
consumo, geração e descarte de RS nas praias de São Marcos e Calhau,
constata que o crescimento populacional nas cidades que não dispõe de
Política Municipal de Resíduos Sólidos definida é diretamente proporcional
ao volume produzido, ou seja, quanto maior a população mais RS gerados.
Fica evidente que, se um governo não investe em educação em todos os
níveis, dificilmente sua população terá a consciência de que preservar o
meio ambiente é também preservar a continuidade da vida.
REFERÊNCIAS
BRASIL. Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Estimativa da população 2017. Disponível em: <https://cidades.ibge.gov.br/brasil/ma/sao-luis/panorama>. Acesso em: 19 de março de 2018.
BRASIL. Ministério do Meio Ambiente. Política Nacional de Resíduos sólidos. Disponível em: <http://www.mma.gov.br/politica-de-residuos-solidos>. Acesso em: 03 de maio de 2018.
CELERI, Márcio José. A política Nacional de Resíduos Sólidos: proposta de adequação para a gestão e o gerenciamento dos consórcios intermunicipais. Tese (doutorado) – Universidade Estadual Paulista, Rio Claro, 2012.
CELERI, Márcio José. Gestão de Resíduos nas praias de São Luís. Relatório final de pesquisa para o CNPq. São Luís: 2018.
CLAVAL, Paul. Terra dos homens: a geografia. São Paulo: Contexto, 2010.
CUTRIM, Andréa Christina Gomes de Azevedo et al. Ecofaxina e Educação Ambiental nos Afloramentos de Laterita da Praia do Caolho, São Luís – MA,
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
2016. 2016. Disponível em: <http://www.undb.edu.br/ceds/revistadoceds>. Acesso em: 16 de agosto de 2018.
FEITOSA, Antônio Cordeiro; TROVÃO, José Ribamar. Atlas Escolar do Maranhão: Espaço Geo-histórico e Cultural. João Pessoa: Grafiset, 2006.
GUERRA, Antônio José Teixeira; CUNHA, Sandra Baptista. Geomorfologia: uma atualização de bases e conceitos. 11. ed. Rio de Janeiro: Bertrand Brasil, 2012.
MARINHA DO BRASIL. Diretoria de Hidrografia e Navegação. Tábua de Maré de São Luís. Marinha do Brasil, 2018
MOREYRA, Rui. O pensamento geográfico brasileiro: as matrizes brasileiras. V.3, 1.ed. São Paulo: Contexto, 2014.
MOTA, Suetônio. Introdução à engenharia ambiental. 1. ed. Rio de Janeiro: ABES, 1997.
MUMFORD, Lewis. A cidade na história: suas origens, transformações e perspectivas. 5. ed. São Paulo: Martins Fontes, 2008.
NEVES, Fábio de Oliveira; MURATORI, Ana Maria. A geografia do lixo: dos espaços de relegação aos de proximidade. 2009. Disponível em: <http://revistas.ufpr.br/geografar/article/viewFile/14340/9654>. Acesso em: 23 de março de 2018.
PERRY, Marvin. Civilização ocidental: uma história concisa. Tradução Waltensir Dutra, Silvana Vieira. 4. ed. São Paulo: Editora WMF Martins Fontes, 2015.
PORTILHO, Fátima. Sustentabilidade ambiental, consumo e cidadania. 2. ed. São Paulo: Cortez, 2010.
PREFEITURA DE SÃO LUÍS. Prefeitura e população participam juntos de ação em praias de São Luís. Disponível em: <https://www.saoluis.ma.gov.br/comitedelimpeza>. Acesso em: 24 de setembro de 2018.
SANTOS, Milton. Por uma Geografia Nova: Da Crítica da Geografia a uma Geografia Nova. 6. ed. São Paulo: Universidade de São Paulo, 2012.
VITTE, Claudete de Castro Silva; KEINERT, Tânia Margarete Mezzomo. Qualidade de vida, planejamento e gestão urbana: discussões teórico-metodológicas. Rio de Janeiro: Bertrand Brasil, 2009.
100
CAPÍTULO 6
QUALIDADE AMBIENTAL: PROMOVENDO SAÚDE E A
CONSERVAÇÃO DOS RECURSOS AQUÁTICOS DE SANTO
AMARO-MA
Margareth Marques dos Santos1 Camila Mendes Fonsêca Barros2
Natália Jovita Pereira3 Débora Martins Silva Santos4
1 Graduada em Ciências Biológicas – Universidade Estadual do Maranhão. 2 Graduada em Ciências Biológicas – Universidade Estadual do Maranhão. 3 Mestranda em Recursos Aquáticos e Pesca – Universidade Estadual do Maranhão. 4 Professora da graduação e pós-graduação em Recursos Aquáticos e Pesca – Universidade Estadual do Maranhão.
RESUMO
A relação do homem com o ambiente natural é uma preocupação pertinente no quadro ambiental e social na atualidade, principalmente quando se trata dos recursos naturais. A hidrografia do município de Santo Amaro é composta por rios e lagos, contudo, essa região apresenta indicadores de desenvolvimento humano abaixo da média nacional. Além disso, as atividades humanas têm determinado alterações no meio ambiente, por isso há a necessidade de educar ambientalmente a população, sendo uma estratégia de fundamental importância para a formação de cidadãos conscientes de suas responsabilidades com o meio ambiente. Nesse sentido, este trabalho objetivou promover a sensibilização, mobilização e conscientização da comunidade ribeirinha e dos pescadores quanto à preservação dos recursos aquáticos, a partir do processo de Educação Ambiental, respaldado pela avaliação da qualidade da água e do pescado. As ações estão sendo realizadas com pescadores do município de Santo Amaro e da comunidade de Bebedouro, bem como as coletas de material para o diagnóstico ambiental. Estas caracterizam o processo de sensibilização ambiental da comunidade, onde foram distribuídos materiais educativos e realizada uma roda de conversa sobre as temáticas ambientais e de saúde com a comunidade. Além das ações foi feita coleta de água para análise microbiológica e dos parâmetros físico-químicos. As análises da água indicaram que o Lago Jangada, que é
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
utilizado pela comunidade de Bebedouro, encontra-se contaminado com bactérias do grupo dos coliformes termotolerantes, tornando-se imprópria para sua utilização. Previamente foi realizado um diagnóstico observacional dessa comunidade. Pôde-se constatar que as comunidades de Bebedouro, bem como outras localizadas nas adjacências de Santo Amaro, encontram-se isoladas, portanto têm pouco ou nenhum acesso a serviços básicos, como os de saúde e saneamento, tendo que se deslocar através do transporte fluvial para regiões mais distantes. Diante dessa realidade as ações se voltaram para o aspecto da saúde, havendo um contato direto com a comunidade sobre questões das doenças parasitárias de veiculação hídrica através de instruções profiláticas das enfermidades. Além disso, foi realizada coleta de material para exames parasitológicos. Essas instruções, em conjunto com as questões sobre o ambiente em que vivem, são fundamentais para o desenvolvimento de ideias de caráter conservacionista que podem cessar lacunas de conhecimento, uma vez que estimulam a mentalidade socioambiental, o autocuidado e profilaxia quando se trata de doenças, melhorando a qualidade de vida da população.
Palavras-chave: Educação Ambiental. Qualidade da água. Saúde.
1 INTRODUÇÃO
O município de Santo Amaro do Maranhão compreende a área
ocidental dos Lençóis Maranhenses, abrangendo parte do Parque Nacional
dos Lençóis Maranhenses, unidade de conservação ambiental criada para
preservar a integridade do extenso conjunto de dunas móveis, intercaladas
por lagoas de origem pluvial. As lagoas têm duração efêmera, formando-
se durante os meses de verão e outono e exaurindo-se durante a estação
seca que corresponde ao inverno e à primavera (ARAÚJO; SOUSA;
FEITOSA, 2011).
A hidrografia do município é composta por rios e lagos, das quais
temos o rio Negro, que delimita o limítrofe territorial com o município de
Barreirinhas e o rio Alegre que banha o município, além de lagos formados
ao entorno de Santo Amaro já na área do Parque Nacional dos Lençóis
Maranhenses, tendo destaque o Lago Santo Amaro, por ser um dos mais
caudalosos da região (BRASIL, 2003).
102
Os meios de produção são de natureza essencialmente extensiva,
empregando técnicas rudimentares e propiciando baixos níveis de
produtividade. A pesca tem um caráter fortemente sazonal, caracterizada
pelo volume de água dos lagos que transbordam na época chuvosa. A
população vive especialmente da agricultura e da pesca artesanal,
praticada no rio Grande e nos lagos Jangada, Gurupiriba, Travosa e Betânia
(BRASIL, 2003). Entretanto, existem poucos estudos que caracterizam a
cadeia produtiva da pesca e a qualidade sanitária dessa prática na região.
Em relação ao Índice de Desenvolvimento Humano (IDH), segundo
o Programa das Nações Unidas para o Desenvolvimento (PNUD) em 2010,
Santo Amaro ocupou a 204ª posição entre os 217 municípios maranhenses,
em que seu Índice foi de 0,518 naquele ano (IBGE, 2010). Devido a isso se
observam alguns problemas socioambientais como a falta de saneamento
básico, pois não há rede de coleta e sistema de tratamento de esgoto no
município, o abastecimento de água é feito através de poços existentes no
quintal das casas, praças e com auxílio de bombas manuais (ARAÚJO;
SOUSA; FEITOSA, 2011).
Para Barcellos e Quitério (2006), os fatores ambientais, sociais e
culturais atuam sobre as populações condicionam e determinam o
processo de produção das doenças. Os grupos sociais que vivem em áreas
com carências de serviços de saneamento ambiental estão sujeitos a
potencializar efeitos adversos na saúde por meio de contaminantes, locais
de proliferação de vetores e outros. Conhecer a população e saber sua
visão sobre recursos do meio ambiente é tarefa fundamental para obter
bons resultados diante de um trabalho de educação ambiental (TUAN,
1980; NEMETZ, 2004, CANABRAVA, 2007). A educação, a percepção e as
atividades de contato com o meio devem ser utilizadas para possibilitar a
expansão de uma consciência conservacionista através do envolvimento
afetivo das pessoas com a natureza (NEIMAN, 2007).
Diante dessa problemática, o conhecimento da qualidade da água
é fundamental para população que faz uso desse recurso e poderá
subsidiar decisões em relação ao manejo/planejamento sustentável desta
importante região do Parque Nacional dos Lençóis Maranhenses. Além
disso, a Educação Ambiental é uma ferramenta que aproxima a
comunidade dos problemas ambientais e fornece informações científicas
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
para os mesmos, salientando as consequências causadas pelo despejo de
poluentes nas fontes hídricas, tendo como objetivos sensibilizar e mobilizar
a comunidade, visando mudanças no comportamento dos mesmos.
2 PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS
O município de Santo Amaro apresenta seu território entre as
Bacias do rio Periá, correspondendo a 60% do território, e do rio Preguiças,
com 40% do total. Possui uma grande riqueza hídrica, destacando-se os
rios Queixada, das Pedras e Negro, além de outros, como o Lago Santo
Amaro, que se apresenta relevante para a população local (IMESC, 2016).
A zona rural dessa região se encontra isolada, com diversas
comunidades sem atenção básica. Uma dessas comunidades é
denominada “Bebedouro” – local de estudo e realização das ações -
apresentando uma população com aproximadamente 60 pessoas e com
poucas residências. O local é banhado pelo Lago Jangada, que é utilizado
para pesca, banho e utilização doméstica da população.
As atividades produtivas desenvolvidas na região se concentram no
setor primário da economia, representada pela agricultura, pecuária, pesca
e extrativismo vegetal. A pesca é artesanal e tem um caráter fortemente
sazonal, caracterizada pelo volume de água dos lagos que transbordam na
época chuvosa. É praticada no rio Alegre e nos lagos Santo Amaro,
Gurupiriba, Travosa e Betânia (BRASIL, 2003).
Em relação à saúde, o município possui sete Unidades Básicas de
Saúde – UBS’s que contam com uma Equipe de Saúde da Família, quatro
Equipes de Saúde da Família com Saúde Bucal e uma equipe do Núcleo de
Apoio a Saúde da Família que são compostas por profissionais que
realizam prática assistencial, com procedimentos que facilitam a
compreensão ampliada do processo saúde/doença e da necessidade de
intervenções que vão além de práticas curativas. Em Santo Amaro a
relação entre profissionais da saúde e a população é 1/206 habitantes,
segundo o IMESC (2016).
104
Essa proporção não supre as necessidades da população e,
considerando a falta de saneamento básico, é necessário que haja uma
investigação sobre a qualidade da água, considerando também a
importância desta na propagação de micro-organismos que apresentam
riscos de infecção para população.
2.1 DETERMINAÇÃO DO NÚMERO MAIS PROVÁVEL DE COLIFORMES
TOTAIS E TERMOTOLERANTES PARA AS AMOSTRAS DE ÁGUA
Para a análise microbiológica da água foi utilizada a técnica de
determinação do número mais provável de coliformes totais e
termotolerantes, segundo Apha (2005) e Silva et al (2000), utilizando 3
séries de cinco tubos (total de quinze tubos), que consiste na diluição de
10 ml da amostra em tubos contendo caldo lauril sulfato de sódio em
concentração dupla com tubos de Durham invertidos. Em seguida eram
feitas duas diluições consecutivas em tubos contendo caldo lauril sulfato
de sódio em concentração simples com tubos de Durham invertidos, com
1 ml e com 0,1 ml da amostra respectivamente.
Os tubos eram incubados em estufa a 35 ºC por 24 a 48 horas até
apresentar presença de gás nos tubos de Durham (prova presuntiva
positiva). Dos tubos com produção de gás, alíquotas eram transferidas
para tubos contendo caldo VB (caldo verde brilhante bile lactose 2%) para
detecção de coliformes totais e para tubos contendo caldo EC (caldo
Escherichia coli) para detecção de coliformes termotolerante. As amostras
VB eram incubadas em estufas a 35 ºC e as amostras EC a 45ºC. A partir
do número de tubos com produção de gás (prova confirmatória positiva)
e com o auxílio de uma tabela de NMP, foi obtido o número mais provável
de coliformes termotolerantes (APHA, 2005).
2.2 PARÂMETROS FÍSICO-QUÍMICOS
Os parâmetros físico químicos analisados foram a temperatura, pH,
oxigênio dissolvido e salinidade, obtidos in situ pelo multiparâmetro
HANNA com GPS HI 9828.
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
2.3 EDUCAÇÃO AMBIENTAL
Sob a ótica da Educação Ambiental Crítica para Sociedades
Sustentáveis, destacada por Leão e Silva (1999), foram realizadas ações,
com palestras e conversas explicando conceitos, mostrando como o
processo de degradação da região ocorre, bem como os impactos
causados a esse ecossistema, além de conceitos e ciclo de doenças que
estão diretamente relacionadas com a comunidade, de forma a sensibilizar
a comunidade visando a aquisição de novas ideias e concepções.
A aplicação dessa metodologia para educar ambientalmente é
caracterizada pelo entendimento das origens, causas e consequências da
degradação ambiental, por meio de uma metodologia interdisciplinar,
visando a uma nova forma de vida.
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
3.1 ANÁLISE MICROBIOLÓGICA DA ÁGUA
As análises microbiológicas da água realizadas durante o período
chuvoso indicaram, através da determinação do número mais provável
(NMP), a presença de coliformes termotolerantes. As análises foram
realizadas com base na Resolução CONAMA n° 357, de 17 de março de
2005 – artigo 15 e Resolução CONAMA n° 357, de 17 de março de 2005 –
artigo 16. Nas tabelas 1 e 2 estão distribuídos os resultados relativos à
determinação do NMP de coliformes termotolerantes por 100 ml de água
e os parâmetros físico-químicos correspondentes ao período chuvoso,
referente a cacimba e ao lago, respectivamente.
Todos os parâmetros físico-químicos acima analisados encontram-
se de acordo com a Resolução CONAMA n° 357/2005, exceto o oxigênio
dissolvido (OD) que apresentou a concentração de <4,00 mg/L. A
resolução estabelece que a quantidade de oxigênio dissolvido não deve
ser inferior a 5mg/L estando em concentrações abaixo do permitido.
106
Tabela 1. Resultados referentes às análises microbiológicas e parâmetros físico-químicos da cacimba
Parâmetros físico-químicos e microbiológico da Cacimba
Resultados
pH 6,35 Salinidade < 0,10% Temperatura 24,60 ° C Turbidez 18,10 NTU Oxigênio dissolvido < 4,00 mg/L Coliformes Termotolerantes < 1,00 NMP/1000 mL
Fonte: elaboração própria
Tabela 2. Resultados referentes às análises microbiológicas e parâmetros
físico-químicos do Lago Jangada
Parâmetros físico-químicos e microbiológico do Lago Jangada
Resultados
pH 4,60 Salinidade < 0,10% Temperatura 24,70 ° C Turbidez 0,44 NTU Oxigênio dissolvido < 4,00 mg/L Coliformes Termotolerantes < 2.420,00 NMP/1000 ml
Fonte: elaboração própria
O oxigênio dissolvido é o principal parâmetro de caracterização dos
efeitos da poluição das águas por despejos orgânicos (VON SPERLING,
1996). O conteúdo de oxigênio dissolvido nas águas superficiais depende,
dentre outros fatores, da quantidade e tipos de matérias orgânicas
instáveis que contenha a água, sendo o OD um fator importante na
autodepuração que é o restabelecimento do equilíbrio do meio aquático,
por mecanismos naturais. Durante a autodepuração os compostos
orgânicos são convertidos em compostos inertes e não prejudiciais aos rios
do ponto de vista ecológico (QUEGE; SIQUEIRA, 2005). Cruz (2014),
afirma que a abundância de algumas espécies de peixes pode estar
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
relacionada com a interação entre a baixa concentração de oxigênio
dissolvido e com os altos valores de condutividade da água.
Em relação às análises microbiológicas, os valores encontrados do
Número Mais Provável (NMP) de coliformes termotolerantes por 100mL na
amostra do Lago Jangada apresentaram-se acima do permitido pela
Resolução CONAMA 357/2005, havendo a presença de bactérias do grupo
Escherichia coli.
Os micro-organismos do grupo coliformes são os mais utilizados
como indicadores de contaminação (BATISTA et al. 2010). O fato da E. coli
ser de origem exclusivamente fecal, e de ser encontrada em altas
densidades nas fezes de humanos, leva à constatação de que a água do
Lago está recebendo o despejo de esgoto domésticos in natura. E,
segundo Silva, Junqueira e Silveira (2001), a presença da E. coli está
intimamente associada ao comparecimento, em determinado local, de
micro-organismos intestinais patogênicos, ou seja, micro-organismos
capazes de provocar doenças.
Devido às condições de saneamento da comunidade de Bebedouro,
o Lago Jangada é utilizado para a pesca, banho e uso doméstico,
configurando, portanto, uma via de contaminação, visto que foram
encontrados níveis altos de coliformes termotolerantes.
Na comunidade pode-se observar que há criação de animais, sendo
que estes circulam livremente pela comunidade, não havendo o cuidado
de recolher as fezes ou acomodar os animais em locais distantes do corpo
hídrico (Figura 1), sendo esse fato um agravante de contaminação da área
estudada.
Assim, torna-se importante o controle microbiológico da água
devido sua característica de veículo de transmissão de bactérias, dentre
estas, coliformes totais e termotolerantes, protozoários, vírus e fungos
causadores de inúmeras doenças ao homem. Esses micro-organismos são
responsáveis pela ocorrência de diarreias, disenterias, hepatites, cólera
entre outras enfermidades graves (YAMAGUCHI et al., 2013)
108
Figura 1. Animais próximo ao Lago Jangada
Fonte: captura própria
3.2 EDUCAÇÃO AMBIENTAL
O primeiro contato se deu com alguns gestores municipais, como o
secretário de Turismo, a presidente da Colônia de Pescadores Z-51,
professores e alunos do curso de Gestão Ambiental do Instituto FAFIB,
(Figura 2). Foram apresentadas as propostas do projeto, a logomarca
(Apêndice 1), banner explicativo (Apêndice 2) que foi disponibilizado para
exposição e folder (Apêndice 3) com o guia das ações que seriam
realizadas.
A problemática ambiental assume papel de relevância social,
cultural, econômica, ecológica, entre outras, em proporções cada vez mais
alarmantes e nocivas à qualidade de vida de uma população. Surgem os
debates, conscientização, reflexão, mobilizações, para atuar, de forma
participativa e comprometida em defesa do ambiente natural e do meio
social, bem como, e fundamentalmente, da relação do homem com o
homem. (QUADROS, 2007)
Nesse sentido, foram realizadas atividades de caráter educativo
visando questões ambientais e de saúde na comunidade de Bebedouro.
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
Figura 2. Entrega de banner informativo
Fonte: captura própria
Constatamos a dificuldade desse processo, diante da resistência da
comunidade em comparecer aos encontros promovidos pela equipe de
trabalho. Contudo, foram realizadas reuniões e o contato direto com os
moradores em suas residências.
No primeiro encontro com a comunidade de Bebedouro foi
realizada uma breve contextualização com a liderança da comunidade
sobre o projeto, com o objetivo de facilitar a comunicação e os encontros
posteriores, sendo informada a metodologia que seria utilizada na
execução do trabalho na comunidade.
A comunidade de Bebedouro, bem como outras localizadas nas
adjacências de Santo Amaro, encontra-se isoladas, portanto tem pouco ou
nenhum acesso a serviços básicos, como os saúde e saneamento, tendo
que se deslocar através do transporte fluvial para regiões mais distantes.
Assim, pode-se observar que essa comunidade se encontra em
vulnerabilidade social, necessitando de atenção e políticas públicas de
caráter social e ambiental.
110
É alarmante a realidade vivida pelos moradores dessa comunidade,
não havendo o exercício da cidadania ambiental. É importante ressaltar
que essa área está inserida em Unidade de Conservação, contrastando com
o cenário de desamparo da comunidade.
A busca pelo processo educativo e a inclusão desse público nas
tomadas de decisões é um objetivo a ser alcançado diante da realidade
observada nessa comunidade, culminando no processo de cidadania desse
grupo. Segundo Oliveira e Guimarães (2004), a cidadania é o exercício
pleno da participação na vida coletiva, incluindo o acesso ao direito
fundamental ao meio ambiente ecologicamente equilibrado, considerado
um bem de uso comum do povo e essencial à sadia qualidade de vida,
devendo o poder público e a coletividade defendê-lo e preservá-lo para as
presentes e futuras gerações (art. 225 da CF/88).
Na concepção atual, ser cidadão significa ser partícipe da vida
política como decorrência direta e imediata do acesso efetivo aos direitos
fundamentais (BRAIDO; CAPORLINGUA, 2014).
Segundo Braido e Caporlingua (2014), a proteção prevista
constitucionalmente deve abranger uma concepção de meio ambiente que
abarque aspectos que vão além da defesa dos meios bióticos, integrando
também os aspectos sociais, culturais, históricos, tecnológicos e
biológicos.
Considerando esses aspectos, foi realizado previamente um
diagnóstico observacional dessa comunidade, destacando a falta de
saneamento básico que é um serviço diretamente relacionado à saúde.
Segundo relatos dos moradores, estes têm um alto índice de diarreias e
verminoses, que são doenças associadas a má qualidade da água
consumida pela população.
Há uma grande quantidade de crianças na comunidade. E esse
grupo se torna mais vulnerável pelo contato maior com o ambiente e pela
falta de instrução sobre a prevenção de algumas doenças. Assim, a atenção
em um dos encontros com a comunidade voltou-se para as crianças.
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
A comunidade dispõe de uma cacimba1 sendo está a principal fonte
de água para consumo (Figura 3). Contudo, a instalação desse
equipamento nessa região configura uma problemática, pois a hidrografia
é caracterizada pela presença de água superficial (rios, córregos, lagos,
lagoas e lagunas) e água subterrânea (lençóis freáticos), que se encontram
a poucas profundidades. Considerando a geologia, a pedologia e o tipo de
sedimento da região, a água infiltra com facilidade.
Figura 3. Cacimba instalada para uso da comunidade
Fonte: captura própria
Na comunidade não há sistema de esgotamento sanitário, então a
instalação de cacimbas sem um prévio estudo do solo pode ser prejudicial
para a saúde da população que utiliza a água para o consumo, uma vez
que efluentes são despejados diretamente no solo, infiltrando, assim como
a água para os lençóis freáticos, culminando na contaminação direta da
população.
1 Cacimba – poço escavado ou perfurado no solo, para aproveitamento do lençol freático, com
profundidade de até 20 metros, revestido, tampado e equipado com bomba elétrica ou manual.
112
Santo Amaro ocupou a 204ª posição entre os 217 municípios
maranhenses, em que seu Índice foi de 0,518 naquele ano (IBGE, 2010).
Segundo Araújo, Sousa e Feitosa (2011), devido a isso é possível observar
alguns problemas socioambientais como a falta de saneamento básico,
pois não há rede de coleta e sistema de tratamento de esgoto no município
o abastecimento de água é feito através de poços existentes no quintal das
casas e praças com auxílio de bombas manuais.
O autor também relata que essas soluções de saneamento adotadas
são prejudiciais para o ambiente e para a saúde da população, uma vez que
quando são feitas fossas e poços rasos em terreno arenoso com lençol
freático a ponto de afloramento, criam-se meios propícios para endemias.
Assim, o mesmo solo arenoso e extremamente permeável que recebe a
perfuração de poços também é infiltrado por efluentes sanitários.
Ressalta-se que o agravante é que o lençol freático da cidade é
praticamente superficial. A cidade está situada na cota 13m e no período
chuvoso, com o solo encharcado, a água transborda dos rios conectando-
se aos lagos, formando extenso espelho de água. Tal fragilidade natural
convive com a ausência de tecnologias e infraestruturas adequadas àquele
meio, o que expõe a população a iminentes riscos ambientais, sobretudo,
à saúde (CARVALHO, 2007 apud BONTEMPO, 2010).
Ingerir água com baixa qualidade é um problema de saúde pública.
Os órgãos federais estabelecem normas para o controle da qualidade e
destacam a presença de uma grande quantidade e diversidade de micro-
organismos na água, por isso deve passar por análise e tratamento antes
da sua ingestão (BRASIL, 2006).
Além disso, em um dos encontros com a comunidade foi informado
de maneira simples e acessível sobre as doenças parasitárias de veiculação
hídrica e sobre a sanidade do pescado presente no Lago Jangada. Essa
ação constitui uma forma de prevenir e orientar a comunidade sobre
doenças simples e de fácil tratamento.
Medidas socioeducativas são ferramentas que podem cessar
lacunas de conhecimento sobre as parasitoses intestinais, uma vez que
estimulam o autocuidado e profilaxia das parasitoses melhorando a
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
qualidade de vida da população e/ou minimizando a contaminação por
parasitos.
Portanto, a população está sendo engajada nesse processo de
forma participativa e ativa na execução das ações de controle das
parasitoses, das doenças causadas pela disposição inadequada de lixo e
esgoto, de forma a gerar mudanças comportamentais, a partir de
mobilização comunitária e educação em saúde, abrangendo todas as áreas
do saneamento ambiental. Estas práticas combinadas são capazes de
reduzir a prevalência das verminoses e de vetores, consequentemente,
melhorar a qualidade de vida da população.
Para que ocorra o processo educativo não é só necessário informar,
mas deve ser gerada uma ação transformativa no cotidiano dos envolvidos,
abordando temas simples sobre o meio ambiente de forma direta e
acessível. Dado a isso, entende-se a grande importância da Educação
Ambiental em contribuir para a formação de uma sociedade mais
participativa nas questões ambientais, que envolva a todos, formando
cidadãos com uma visão mais crítica diante da sua realidade
socioambiental.
Educação Ambiental, nesse sentido, revela-se como uma
ferramenta para o alcance da cidadania ambiental, na busca de novos
padrões socioambientais pelos seres humanos. A contribuição da
Educação Ambiental para a construção da cidadania ambiental baseia-se,
assim, no empoderamento dos indivíduos para a participação ativa nos
espaços relativos à sua vida social e profissional (BRAIDO; CAPORLINGUA,
2014)
Portanto, a Educação Ambiental está sendo direcionada para a
cidadania ativa da comunidade, considerando seu sentido de
corresponsabilidade que, por meio da ação coletiva e organizada, buscará
a compreensão e a superação das causas estruturais e conjunturais dos
problemas ambientais sanitários locais.
114
4 CONCLUSÃO
A prática da Educação Ambiental permitiu compreender a
realidade social, política, econômica e ambiental na qual a comunidade de
Bebedouro está inserida. De acordo com os resultados de qualidade da
água, essa comunidade está vulnerável e necessita de atenção
principalmente voltada para a saúde, de modo que melhore a sua
qualidade de vida.
REFERÊNCIAS
AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION (APHA). Standard methods for examination of water and wasterwater. 21th. ed. Washington: 2005.
ARAÚJO, T.D.; SOUSA, J.B.C.; FEITOSA, A.C. Potencial turístico do município de Santo Amaro do Maranhão-Estado do Maranhão-Brasil. Revista Geográfica de América Central. Número Especial EGAL, 2011. p. 1-14. Disponível em: <http://observatoriogeograficoamericalatina.org.mx/egal13/Geografiasocioeconomica/Geografiaturistica/13.pdf>. Acesso em: 15 mar. 2018.
BARCELLOS C., QUITÉRIO L. A. D. Vigilância ambiental em saúde e sua implantação no Sistema Único de Saúde. Revista de Saúde Pública, vol. 40, no. 1, São Paulo, jan./feb. 2006.
BATISTA. J. E. C. et al. Determinação de coliformes totais e fecais na água marinha e na carne do bivalve Anomalocardia brasiliana (GMELIN, 1791) extraídos para consumo humano na praia de Nova Cruz – PE. X Jornada de Ensino, Pesquisa e Extensão UFRPE, 2010.
BRAIDO, J. A.; CAPORLINGUA, V. H. Da cidadania ambiental à Educação Ambiental política: desafios na pesca artesanal em Rio Grande – RS e São José do Norte – RS. Revista Direito Ambiental e sociedade, v. 4, n. 2, 2014. p. 179-205.
BRASIL. Plano de Manejo do Parque Nacional dos Lençóis Maranhenses. São Luís: Ministério do Meio Ambiente, 2003.
BRASIL. Resolução nº 357, de 17 de março de 2005. Brasília: Ministério do Meio Ambiente, 2005.
BRASIL. Vigilância e controle da qualidade da água para consumo. Brasília: Ministério da Saúde, 2006.
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
CANABRAVA, C. C. R; LEITE, E. B.; ABUHID, V. S. Educação ambiental para a conservação: a espécie Parides burchellanus (WASTWOOD, 1872). 2007. Monografia (Bacharelado em Ciências Biológicas), Minas Gerais, 2007.
BONTEMPO, Karina P. Santo Amaro, do isolamento ao caos. In: 4º CONGRESSO LUSO-BRASILEIRO PARA O PLANEJAMENTO URBANO, REGIONAL, INTEGRADO, SUSTENTÁVEL, 2010, Faro, Portugal. Livro de resumos [do] congresso luso-brasileiro... São Carlos: EESC/CETEPE, 2010. p. 273. Disponível em: <http://pluris2010.civil.uminho.pt/Actas/pluris_pub.pdf>.
CRUZ, Khamila Tondinelli Souza. Padrões de diversidade beta de assembleias de peixes em ribeirões submetidos a diferentes graus de conservação. Monografia para conclusão de curso Bacharelado em Engenharia Ambiental. Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Campus Londrina, 2014.
IMESC (Instituto Maranhense de Estudos Socioeconômicos e Cartográficos). Plano Mais IDH: Diagnóstico Avançado; Santo Amaro do Maranhão. São Luís, 2016. 74p. il. Disponível em http://imesc.ma.gov.br/src/upload/diagnosticoavancado/pdf%20(23).pdf> Acesso em: 14 mar 2018.
INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA (IBGE). Censo demográfico 2010. Índice de Desenvolvimento Humano. Disponível em https://cidades.ibge.gov.br/brasil/ma/santo-amaro-do-maranhao/pesquisa/37/30255. Acesso em: 15 março 2018
LEÃO, A. L. C.; SILVA, L. M. A. Fazendo Educação Ambiental, 4ª ed. rev. atual. Recife: CPRH, 1999, 32p. (Biblioteca Pernambucana do Meio Ambiente, 002). Disponível em: http://www.projetoreciclar.ufv.br/docs/cartilha/educacaoambiental.pdf. Acesso em 07 de Janeiro de 2017
NEIMAN, Z. A Educação ambiental através do contato dirigido com a natureza. 234 p. Tese (Doutorado em Psicologia) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2007.
NEMETZ, S. M. M. C. C. S. Balneabilidade de praias do litoral centro-norte de Santa Catarina: estudo de percepção ambiental. 2004. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) – Universidade Regional de Blumenau, Blumenau, 2004.
OLIVEIRA, F. de P. M. de; GUIMARÃES, F. R. Direito, meio ambiente e cidadania: uma abordagem interdisciplinar. São Paulo: Madras, 2004.
116
QUADROS, A. Educação Ambiental: iniciativas populares e cidadania. Monografia para conclusão de curso de Especialização de Pós- Graduação em Educação Ambiental. Universidade Federal de Santa Maria, 2007.
QUEGE, K. E.; SIQUEIRA, E. Q. Avaliação da qualidade da água no córrego Botafogo na cidade de Goiânia-GO. Anais: 23º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental. 2005.
SILVA N., JUNQUEIRA, V.C.A, SILVEIRA, N.F.A. Manual de métodos de análise microbiológica de alimentos. São Paulo: Varela; 2001.
SILVA, N.; NETO, R.C.; JUNQUEIRA, V. C. A.; SILVEIRA, N.F.A. Manual de métodos de análise microbiológica da água. Campinas: ITAL/Núcleo de Microbiologia, 2000.
TUAN, Yu-fu. Topofilia: um estudo da percepção, atitudes e valores do meio ambiente. São Paulo/Rio de Janeiro: DIFEL, 1980.
VON SPERLING, M. Princípios do Tratamento biológico de águas residuárias - Princípios básicos do tratamento de esgotos. Belo Horizonte: DESA-UFMG, 1996
YAMAGUCHI, M. U., CORTEZ, L. E. R., OTTONI, L. C. C., OYAMA, J. Qualidade microbiológica da água para consumo humano em instituição de ensino de Maringá-PR. O Mundo da Saúde, São Paulo - 2013;37(3):312-320
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
APÊNDICE 1. Logomarca do projeto
APÊNDICE 2. Banner com informações sobre campanhas e ações do projeto
118
APÊNDICE 3. Folder com informações sobre as campanhas e ações o projeto
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
CAPÍTULO 7
RESTAURAÇÃO DE VEGETAÇÃO NATIVA NO PARQUE
NACIONAL DOS LENÇÓIS MARANHENSES: SELEÇÃO DE
ESPÉCIES, TAXA DE CRESCIMENTO E SOBREVIVÊNCIA
Éville Karina Maciel Delgado Ribeiro Novaes1
Alan Patrick Pereira da Rocha2 Tirza Vinícia Sousa Fonteles2
1 Doutora em Biologia Vegetal pela Universidade Federal de Pernambuco, docente do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Maranhão. 2
Graduando em Ciências Biológicas Instituto Federal do Maranhão, IFMA
RESUMO
Este trabalho teve como objetivo estudar as características fisiológicas e ecológicas das espécies vegetais nativas do Parque Nacional dos Lençóis Maranhenses (PNLM), a fim de selecionar as espécies mais adaptadas ao primeiro nível de sucessão ecológica, observando e comparando germinação de sementes e a taxa de sobrevivência de mudas de espécies nativas em plantios com a finalidade de recuperação de área degradada. As plântulas utilizadas no plantio foram cultivadas em viveiro e protegidas da insolação por cobertura de sombrite (30%). As mudas foram transplantadas durante o período chuvoso, no mês de março do ano de 2016 para parcelas de 200 m2, em covas de 30x30 cm regularmente distribuídas em linhas e colunas e distando 2 m uma da outra. A taxa geral de sobrevivência após doze meses de observações foi 44,6%. A taxa de sobrevivência das mudas de espécies nativas transplantadas no Parque Nacional dos Lençóis Maranhenses variou de acordo com a espécie. Após esse período obteve-se uma taxa de 67% de indivíduos de Hymenea parviflora Huber (Fabaceae) sobreviventes. Nenhuma muda de Chrysobalanus icaco L. (Chrysobalanaceae) sobreviveu ao longo desse período. A diminuição da chuva nos anos de plantio na área do Parque Nacional dos Lençóis Maranhenses pode ter diminuído a taxa de sobrevivência das mudas. Hymenea parviflora mostrou-se mais resistente à seca. Chrysobalanus icaco obteve a maior porcentagem de mudas mortas, provavelmente pelas altas temperaturas seguidas da escassez de
120
água, já que esta espécie só é encontrada, dentro do PNLM, em áreas que são alagadas durante o período chuvoso.
Palavras-chave: Unidades de Conservação. Recuperação. Sobrevivência.
1 INTRODUÇÃO
O desmatamento é um problema global e no Brasil persiste desde a
colonização portuguesa que, com sua ocupação, trouxe como
consequência a remoção da vegetação natural de biomas costeiros com a
exploração do pau-brasil e da cana-de-açúcar. Entretanto, diversas
comunidades vegetais foram preservadas, ainda que em menor grau. O
contrário das restingas, que dentre todos os ecossistemas brasileiros,
foram as que mais perderam espaço nos últimos anos.
A vegetação de restinga é o conjunto de comunidades vegetais
composta por tipos distintos com fisionomias diversas, sob influência
marinha e flúvio-marinha, distribuídas em mosaico e que ocorrem em áreas
com diversidade ecológica, planícies arenosas, sobre depósitos litorâneos
e feições costeiras, sendo comunidades edáficas, por dependerem mais da
natureza do solo que do clima (ARAÚJO; LACERDA, 1987; BRASIL, 1996).
O ecossistema de restinga é pobre em nutrientes e apresenta baixa
diversidade de plantas, pois poucas espécies são capazes de sobreviver
em condições tão extremas. Apesar do frágil equilíbrio e da alta taxa de
degradação, observam-se grandes remanescente de restinga, ainda que
com sinais de perturbação antrópica. Esses ecossistemas vêm sofrendo
nos últimos anos com o processo de degradação ambiental e com a
intensificação das ocupações antrópicas. Então, é necessário elaborar
estratégias de recuperação com o objetivo de minimizar ou extinguir o
impacto causado a esses ecossistemas.
O êxito dos projetos de recuperação de áreas degradadas está
diretamente ligado à qualidade dos indivíduos que o compõem, portanto,
a tecnologia de sementes e a produção de mudas são fatores cruciais no
processo de recuperação de áreas degradadas. Na produção de mudas,
alguns fatores devem ser considerados, como o tipo e o tamanho do
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
recipiente, o tipo de substrato, a intensidade da luz e o local onde as mudas
serão produzidas.
O trabalho de recomposição de vegetação está cada vez mais
difundido e a demanda por dados técnicos sobre as espécies adequadas,
produção de sementes, condições ideais de armazenamento, implantação
de projetos, tratos culturais e manejo destas espécies no campo são de
extrema importância para o êxito de programas de recuperação de áreas
degradadas (MORAES, 2007).
Inúmeros são os benefícios de um programa de reflorestamento.
Dentre eles estão a redução da erosão do solo e da contaminação da água,
contribuição para com as correntes subterrâneas e a manutenção dos rios,
redução da poluição acústica, fonte sustentável de madeira e a importância
na preservação da fauna e da flora silvestres.
O Parque Nacional é uma das categorias de Unidades de
Conservação (UCs) de proteção integral que, segundo o Sistema Nacional
de Unidades de Conservação (BRASIL, 2000), tem como objetivo básico a
preservação de ecossistemas naturais de grande relevância ecológica e
beleza cênica, possibilitando a realização de pesquisas científicas e o
desenvolvimento de atividades de educação e interpretação ambiental, de
recreação em contato com a natureza e de turismo ecológico.
Dentre os parques nacionais, está o Parque Nacional dos Lençóis
Maranhenses (PNLM). Criado em junho de 1981, conta com uma área de 155
mil hectares, dos quais 90 mil são constituídos de dunas livres e lagoas
interdunares. Está inserido no bioma Marinho Costeiro e é composto de
áreas de restinga (que compõe 89% da sua vegetação), campos de dunas
livres e costa oceânica (BRASIL, 2003).
O primeiro parque nacional com áreas recuperadas foi o da Tijuca,
que apesar de ter sido criado em 06 de julho de 1961, apresentou um
processo de recuperação da vegetação natural nos séculos XVII e XVIII, em
resposta à devastação causada pela extração de madeira e da utilização
em monoculturas, especialmente o café. O reflorestamento do parque foi
coordenado pelo major Manoel Gomes Archer que, após algum tempo, foi
substituído pelo Barão d'Escragnolle. Este, além do reflorestamento,
122
iniciou também um trabalho de paisagismo voltado para o uso público e a
contemplação (PARQUE DA TIJUCA, 2017).
A visitação em unidades de conservação é uma forma de aproximar
a sociedade e despertar o seu interesse sobre a conservação de espaços
naturais, pois é uma oportunidade para a recreação e o aprendizado em
contato com a natureza. Isso traz uma maior dinâmica para as economias
locais, mas também traz, se feita de maneira errada, alguns problemas. O
grande desafio das visitas em parques é desenvolver um turismo
responsável e integrado à diversidade sociocultural, aos conhecimentos
tradicionais e à conservação da biodiversidade (BRASIL, 2000).
O desflorestamento em Unidades de Conservação Ambiental
causado, principalmente, pela interferência humana, indica um alto
agravante de degradação ambiental.
2 OBJETIVO
Estudar as características fisiológicas e ecológicas das espécies
vegetais nativas do Parque Nacional dos Lençóis Maranhenses a fim de
selecionar as espécies mais adaptadas ao primeiro nível de sucessão
ecológica, em plantios com a finalidade de recuperação de área
degradada.
3 METODOLOGIA
3.1 ÁREA DE ESTUDO
O Parque Nacional dos Lençóis Maranhenses, localizado no litoral
oriental do estado do Maranhão, preserva um ecossistema único de dunas,
com lagoas temporárias e perenes, manguezais e restingas, revelando um
potencial para o desenvolvimento de pesquisas científicas voltadas para a
conservação, manejo e monitoramento ambiental (BRASIL, 2003). Grande
parte da economia local vem da exploração do turismo dentro do parque,
com visitação às lagoas por meio de veículos tracionados.
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
A vegetação do Parque Nacional dos Lençóis Maranhenses ocupa
uma área de 453,28 km², dos quais 89 por cento são constituídos
predominantemente por vegetação de restinga (BRASIL, 2003).
O clima da região é tropical megatérmico (enquadrando-se no tipo
Aw’ de acordo com a classificação de Köppen), com pluviosidade anual em
torno de 2000 mm. Os dados climatológicos apontam duas estações bem
definidas: uma chuvosa (janeiro a julho) e uma de estiagem (agosto a
dezembro). A temperatura média anual pode variar entre 26ºC e 27ºC
(Figura 1).
Figura 1. Climatograma de abril de 2014 a março de 2016 do Parque
Nacional dos Lençóis Maranhenses
Fonte: elaboração própria
3.2 SELEÇÃO DAS ESPÉCIES, GERMINAÇÃO E CRESCIMENTO DE
PLÂNTULAS
Foram realizadas visitas mensais ao PNLM para coleta de sementes.
As espécies vegetais foram selecionadas de acordo com critérios como
maior ocorrência e facilidade de obtenção das sementes, estabelecendo-
se como prioritárias espécies de rápido crescimento, de dispersão.
0
100
200
300
400
500
0
10
20
30
40
A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D J F M
PR
EC
IPIT
AÇ
ÃO
0C
MESES
PrecipitacaoTotal TempMaximaMedia
TempCompensadaMedia TempMinimaMedia
124
As sementes foram coletadas de frutos maduros e armazenadas em
sacos de papel em laboratório sob condições ambientais. As sementes
foram desidratadas em estufa para a obtenção da massa seca. Este
estoque de sementes foi utilizado para os testes de germinação e para o
crescimento das plântulas em viveiro.
Os testes de germinação foram realizados no Laboratório de Biologia
do Instituto Federal do Maranhão – Campus Barreirinhas, à temperatura
ambiente e luz natural difusa. As sementes foram colocadas para germinar
em placas de Petri forradas com folha dupla de papel de filtro umedecidas
com água destilada, sendo utilizadas em cada tratamento 4 repetições de
10 sementes por placa, quando possível.
No primeiro ano de execução do trabalho, os testes de germinação
foram realizados com sementes intactas. No segundo, foram realizados
com sementes intactas e escarificadas. O tratamento de escarificação
mecânica manual foi realizado com auxílio de lixa.
A velocidade de germinação foi calculada pelo somatório do número
de sementes germinadas a cada dia, dividido pelo número de dias
decorridos entre a semeadura e a germinação.
3.3 PRODUÇÃO E PLANTIO DE MUDAS
As plântulas utilizadas no plantio foram cultivadas em viveiro e
protegidas da insolação por cobertura de sombrite (30%) e foram
colocadas em garrafas PET de dois litros, visando o reaproveitamento das
garrafas da região de Barreirinhas e, consequentemente, a redução do lixo,
visto que não há programa de reciclagem no município. O ápice das
garrafas foi retirado e preenchidas com terra preta sem adubação.
As mudas foram transplantadas em áreas piloto, no decorrer da trilha
para a Lagoa Azul, que tem sido grande preocupação dos analistas
ambientais do ICMBio, visto a grande movimentação de veículos
tracionados. Por causa dos passeios turísticos, esta trilha encontra-se fora
dos padrões, tendo sido perdida grande parte da cobertura vegetal. É
interesse do ICMBio, e uma das Ações Gerenciais Gerais Internas prevista
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
no Plano de Manejo do PNLM, recuperar a vegetação não só da trilha, mas
de todas as áreas degradadas dentro do PNLM (BRASIL, 2003).
As mudas foram transplantadas durante o período chuvoso, no mês
de março do ano de 2016 para parcelas de 200 m2, em covas de 30x30 cm
regularmente distribuídas em linhas e colunas e distando 2 m uma da outra.
Ao redor das mudas foi realizado o coroamento, ou seja, remoção da
vegetação em um raio de um metro ao redor das covas, quando necessário.
As mudas foram transplantadas em blocos. A sobrevivência das
plântulas de cada espécie nas parcelas foi contabilizada a cada mês, até o
tempo máximo de doze meses.
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
No primeiro ano deste trabalho, foram coletadas sementes de 8
espécies vegetais: Indeterminada 1, Byrsonima crassifólia (L.) Kunth
(Malpighiaceae), Indeterminada 3, Indeterminada 4, Indeterminada 8,
Indeterminada 9, Indeterminada 11, Indeterminada 12. Estas sementes foram
colocadas para germinar sem nenhum tratamento de escarificação e não
houve germinação de nenhuma delas. Estas espécies, provavelmente,
possuem dormência causada pelo tegumento da semente.
Diversos fatores endógenos e exógenos estão relacionados à
dormência de sementes (BEWLEY; BLACK, 1994). Adversidades como
seca, salinidade e escassez de nutrientes conferem às restingas
circunstâncias de grande imprevisibilidade ambiental, o que pode estar
relacionado com a dormência encontrada nas sementes de muitas das
espécies estudadas (ZAMITH; SCARANO, 2004).
No ano seguinte, foram encontradas sementes de espécies diferentes
daquelas do primeiro ano e estas foram submetidas aos dois tratamentos:
intactas (não-escarificadas) e escarificadas (escarificação mecânica).
Dentre as sementes coletadas no segundo ano de experimento, houve
germinação de Matayba sp. (Sapindaceae), Hymenea parviflora Huber
(Fabaceae) e Indeterminada 10 (Figura 2).
126
Figura 2. Germinação de espécies escarificadas (1) e não escarificadas (2)
coletadas no Parque Nacional dos Lençóis Maranhenses
Fonte: elaboração própria
As demais que haviam sido coletadas: (Indeterminada 2,
Indeterminada 5, Indeterminada 6 e Indeterminada 7) não possuíam
sementes suficientes para a realização de novos experimentos, visto que
não foram encontradas sementes maduras nos períodos das coletas
posteriores. Deste modo, não passaram por outros tratamentos.
A desidratação das sementes promovida em estufa resultou em
perda média de água entre 1,86% e 45,06% após a estabilização da massa.
As sementes da espécie Matayba sp. foram as que apresentaram maior
perda de umidade, com 45,06%, seguida da espécie Indeterminada 2, com
42,46%. Já as com menores percentuais foram as de Indeterminada 3 e
Indeterminada 9, com 10,8% e 1,86% respectivamente. Considerando todas
as espécies coletadas, a média de perda de umidade foi cerca de 20%.
Segundo Davide e Silva (2008), a umidade relativa do ar tem relação
com o grau de umidade das sementes, além de controlar a ocorrência dos
0
20
40
60
80
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0
1
Hymenea parviflora
Matayba sp
Crhysobalanus icaco
Indeterminada 10
0
20
40
60
80
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0
2
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
diferentes processos metabólicos que ela pode sofrer. A secagem, porém,
propicia o armazenamento e evita a degradações e alterações químicas
dos tecidos durante a mesma. A secagem reduz a umidade da semente até
o grau adequado para que as mesmas sejam armazenadas preservando
sua qualidade fisiológica e evitando sua deterioração.
Além disso, o excesso de água pode ser prejudicial à germinação das
sementes, pois limita a entrada de oxigênio, diminui a respiração, provoca
atrasos ou paralisações no desenvolvimento das plântulas, causando
anormalidades, como a ausência de radicelas e a formação de plântulas
hialinas, podendo resultar na morte das sementes (MARCOS-FILHO;
CICERO; SILVA, 1987; CARVALHO; NAKAGAWA, 2000).
Com relação à Velocidade de Germinação, a espécie Indeterminada
10 foi a que apresentou o maior índice, sendo 4,2, seguida de Matayba sp.,
3,3 e Hymenea parviflora Huber 0,9.
Foram utilizadas 226 sementes de cinco espécies vegetais para a
produção de mudas: Hymenea parviflora Huber e Chrysobalanus icaco L. e
três espécies não identificadas. As espécies foram escolhidas por terem
número suficiente de sementes coletadas para produção de mudas.
A taxa de germinação dessas sementes no viveiro foi de
aproximadamente 70%, produzindo, então, 150 mudas, no total. Foi
considerada como germinação a emissão de parte aérea pela plântula. Das
101 mudas de H. parviflora cultivadas, 100% germinaram apresentando
crescimento rápido.
H. parviflora é uma das espécies arbóreas que mais ocorrem em
ambiente peri-domiciliar e é característica de ecossistema amazônico,
operando como um georreferenciador no direcionamento dos caminhos e
rotas para aldeias ou acampamentos do povo Myky (BRASIL, 2002).
Segundo Embrapa (2009), é uma das espécies produtoras de madeira para
diferentes finalidades e com grande potencial para uso em reflorestamento
e sistemas agroflorestais pelas características ecológicas que apresenta.
Apesar da espécie C. icaco não ter germinado em nenhum teste de
germinação em laboratório, as 150 sementes que foram escarificadas para
uso no plantio em mudas em viveiro germinaram e cresceram, gerando
128
plântulas com média de 53,3 mm de diâmetro e altura média de 67,6mm.
Apresentou taxa de 72% de germinação e crescimento lento.
Uma das dificuldades enfrentadas por quem trabalha com produção
de mudas de espécies florestais nativas é o crescimento lento de muitas
delas. Em face disso, é de fundamental importância a definição de
protocolos e estratégias que favoreçam a produção de mudas com
qualidade, em menor espaço de tempo (CUNHA et al., 2005).
Segundo Prance (1972), C. icaco é conhecida no Brasil como abajurú,
abajerú, bajerú, guajurú, guagirú, entre outros nomes populares. Esta
espécie ocorre no litoral brasileiro e também no litoral dos países do Norte
da América do Sul, América Central e México, bem como na costa ocidental
da África.
Todas as partes da planta de C. icaco apresentam inúmeras
utilidades. A casca cozida é utilizada por pescadores da América e África
para tingir, endurecer e dar mais durabilidade às suas redes (PIO-CORRÊA,
1926; FONSECA-KRUEL et al., 2006). Os frutos são utilizados na fabricação
de doces e em conservas (PIO-CORRÊA, 1926; BRAGA, 1960; FERRÃO,
1999; UGENT; OCHOA, 2006). O óleo da semente serve para preparar uma
emulsão antidiarreica e para unguentos (PIO-CORRÊA, 1926). As raízes,
cascas e folhas são adstringentes e utilizadas contra disenterias, catarro de
bexiga, leucorreias (PIO-CORRÊA, 1926; FREISE, 1934; ROIG Y MESA, 1945;
WONG, 1976; HOEHNE, 1978; AGRA et al., 2008) e pedra nos rins
(FONSECA-KRUEL et al., 2006). Atua também como agente antitumoral
(FERNANDES et al., 2003) e no combate ao diabetes mellitus.
Indeterminada 10 apresentou uma taxa de germinação de 94,73% e
crescimento rápido, enquanto Indeterminada 2 teve uma taxa de
germinação de 71,42% e crescimento lento.
Indeterminada 3 não germinou. Provavelmente as sementes eram
inviáveis ou as condições ambientais não eram adequadas. Vários fatores
ambientais, dentre eles disponibilidade de luz, água, temperatura e
condições edáficas, influenciam no desenvolvimento das espécies
vegetais. A escassez ou o suprimento inadequado de um desses fatores
pode ter interferido nesse resultado.
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
Das cinco espécies cultivadas em viveiro, apenas duas foram
transplantadas para a área piloto, H. parviflora com 100 mudas e C. icaco
com 50. As duas espécies não identificadas Indeterminada 2 e 10 não
tiveram mudas transplantadas por terem tido um baixo número de mudas
produzidas e por estas serem utilizadas para obtenção da massa seca da
plântula e a espécie Indeterminada 3 por não ter germinado.
Aos 30 dias do transplante para a área piloto, todas as mudas
sobreviveram e não apresentaram mudanças na sua estrutura. É
importante destacar esse resultado, pois a grande preocupação dos
analistas do ICMBio era a predação das mudas por caprinos, que vivem
soltos dentro do PNLM. Foram encontradas pegadas de caprinos na área
de transplante, mas estes não predaram nenhuma muda. As mudas
transplantadas possuíam alturas entre 18 e 23 cm, altamente vulneráveis à
predação por caprinos, cutias ou outros mamíferos terrestres. Cavalcanti e
Resende (2005) constataram em seu trabalho que os caprinos (Capra
hircus) foram os animais que mais causaram danos às mudas, seguido do
Caititu (Tayassu tajacu) e o tatu-peba (Euphractus sexcinctus).
Aos 60 dias, as mudas de C. icaco começaram a secar e muitas foram
predadas por insetos por suas folhas serem mais tenras, o que não foi
observado nas mudas de H. parviflora, que apresentam folhas mais
espessas.
Apesar do crescimento lento no viveiro, C. icaco apresentou um
crescimento vertical maior que H. parviflora na área de transplante. No
entanto, H. parviflora mostrou-se mais resistente à seca que C. icaco.
Aos 90 dias, a taxa de sobrevivência foi de 100%, mas algumas mudas
de C. icaco apresentavam grande parte de suas folhas predadas por insetos
e muitas estavam completamente secas, mas ainda vivas.
Aos 120 dias, 25 (16,66%) mudas morreram por causas naturais.
Destas, quatro (2,66%) eram de H. parviflora. Das 125 (83,33%)
sobreviventes, 99 (66%) sofreram alterações fisiológicas (secagem) que
desaceleraram os processos de crescimento vertical, consequência da
pouca chuva.
130
Aos 150 dias, 120 (80%) mudas apresentaram secagem das folhas e
5 mudas estavam amareladas. Apesar de terem sido transplantadas no
período chuvoso, as altas temperaturas e a escassez de água foram os
principais fatores influentes deste resultado.
Os resultados climatológicos (Figura 1) indicam que as médias de
temperatura se mantiveram acima das normais para a região de plantio e
que a precipitação no mês de transplante ficou abaixo do normal em
relação ao mesmo período dos últimos dois anos.
A taxa de sobrevivência das mudas nativas do Parque Nacional dos
Lençóis Maranhenses, após 150 dias (5 meses) de monitoramento, foi muito
alta, 83,3%, similar aos resultados do trabalho de Scoles, Gribel e Klein
(2011) realizado com mudas nativas de castanheira (Bertholletia excelsa
Bonpl.), uma árvore nativa da Amazônia.
Figura 3. Mapa da sobrevivência de mudas transplantadas para área piloto no Parque Nacional dos Lençóis Maranhenses após doze meses
X H H X H X X H H X H H X H X
X H X X X H X H H X H H X X H
X H H X H H X H H X H H X X X
X X H X H H X X X X H X X H X
X H H X H H X H H X X H X H X
X H X X H H X H H X H H X H X
X H H X H H X H H X H H X H X
X H H X H H X H H X H H X H H
X H H X X X X H X X X X X H X
X X X X X X X X X X X X X X X
H = Hymenea parviflora; X = morta Fonte: elaboração própria
Observando o mapa da sobrevivência das mudas, verifica-se que
92% das que estavam nas bordas das parcelas morreram e que a taxa de
sobrevivência no interior das parcelas é maior. Resultado similar ao de
Malchow, Koehler e Netto (2006) que verificaram uma redução no número
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
de árvores mortas, ao se distanciar da borda, o que se deve à atenuação
da intensidade do efeito de borda, como a incidência de ventos e
afloramento das raízes.
A taxa geral de sobrevivência após doze meses de observações foi
44,6% similar aos resultados de Leal (2017), realizado em uma mata de
restinga periodicamente inundada, que após 330 dias de observações,
constataram uma taxa de sobrevivência de 43,63%, e ao trabalho de
Carrasco et al (2012), sobre produção e avaliação do crescimento de
mudas de espécies florestais de restinga, com e sem adubação que, após
vinte meses de observações, obtiveram uma taxa média de sobrevivência
de 42% das mudas sem adubação.
A taxa de mortalidade foi alta (55,4%) quando comparada à do
trabalho de Silva (2012), que obteve taxa de mortalidade de 30% avaliando
o estabelecimento de mudas nativas em áreas de restauração ecológicas
na RPPN Caruara - restinga do complexo lagunar Grussaí-iquipari, RJ.
Após doze meses de observações, obteve-se uma taxa de 67% de
indivíduos de Hymenea parviflora sobreviventes. Nenhuma muda de
Chrysobalanus icaco sobreviveu ao longo desse período (Figura 4).
A irrigação pode ser o fator de maior influência no estabelecimento
das mudas na área de reflorestamento. Como mostra o trabalho de Silva
(2012), a taxa de sobrevivência em área seca de restinga da RPPN Fazenda
Caruara, no Rio de Janeiro, foi de 70% e na área alagada, 90%. A autora
observou também que os indivíduos da área alagada apresentaram maior
média de altura e maior diâmetro da base. A diminuição da chuva nos anos
de plantio na área do Parque Nacional dos Lençóis Maranhenses pode ter
diminuído a taxa de sobrevivência das mudas.
132
Figura 4. Taxa de sobrevivência de mudas de Chrysobalanus icaco L.
(Chrysobalanaceae) e Hymenea parviflora Huber (Fabaceae)
transplantadas para teste de reflorestamento no Parque Nacional dos
Lençóis Maranhenses durante doze meses
Fonte: elaboração própria
6 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Podemos concluir que as sementes das espécies selecionadas no
Parque Nacional dos Lençóis Maranhenses, em sua maioria, apresentam
dormência e necessitam de um tratamento adequado para germinarem.
A escarificação manual com auxílio de lixa foi eficiente para a quebra
da dormência de Hymenea parviflora e Chrysobalanus icaco, porém, não
com as demais espécies que passaram pelo mesmo tratamento.
Este estudo deve ser continuado tomando-se medidas periódicas e
por um maior período de tempo a fim de se verificar o comportamento das
diferentes espécies que representam grupos ecológicos distintos e
também famílias que possuem comportamentos diferenciados no
processo de sucessão vegetal.
0
15
30
45
60
75
90
105
120
135
150
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
C. icaco H. parviflora
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
A taxa de sobrevivência das mudas de espécies nativas retiradas do
Parque Nacional dos Lençóis Maranhenses variou de acordo com a espécie.
Hymenea parviflora mostrou-se mais resistente à seca e, portanto, quase
todas as mudas desta espécie sobreviveram. Chrysobalanus icaco obteve
a maior porcentagem de mudas mortas, provavelmente pelas altas
temperaturas seguidas da escassez de água, já que esta espécie tem
preferência por áreas que são alagadas durante o período chuvoso.
REFERÊNCIAS
AGRA, M.F.; SILVA, K. N.; BASÍLIO, I. J. L. D.; FRANÇA, P. F.; BARBOSA FILHO, J. M. Survey of medicinal plants used in the region Northeast of Brazil. Revista Brasileira de Farmacognosia, v. 18, p. 472-508, 2008.
ARAÚJO, D. S. D.; LACERDA, L. D. A natureza das restingas. Ciência Hoje, São Paulo, v. 6, n. 33, p. 42-48, 1987.
BEWLEY, J.D.; BLACK, M. Dormancy and the control of germination. In: BEWLEY, J.D.; BLACK, M. Seeds: physiology of development and germination. New York: Plenum Press, 1994. p. 199-214.
BRAGA, R. Plantas do Nordeste, especialmente do Ceará. 2ª ed. Fortaleza: Imprensa Oficial, 1960.
BRASIL. Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA). Resolução CONAMA 007/96. Brasília, DF, 23 jul. 1996. Disponível em: <http://www.lei.adv.br/007-96.htm.> Acesso em: 10 mai. 2017.
BRASIL. Ministério do Meio Ambiente. Sistema Nacional de Unidades de Conservação da Natureza. 2000. Disponível em: <https://www.mma.gov.br/estruturas/240/_publicacao>. Acesso em: 01 ago. 2017.
BRASIL. Ministério do Meio Ambiente. Sistema Nacional de Unidades de Conservação da Natureza. 2011. Disponível em: <https://www.mma.gov.br/estruturas/240/_publicacao>. Acesso em: 01 ago. 2017.
BRASIL. Ministério do Meio Ambiente. Plano de Manejo do Parque Nacional dos Lençóis Maranhenses. São Luís: Ministério do Meio Ambiente, 2003.
BRASIL. Resumo do relatório circunstanciado de identificação e delimitação da terra indígena Menkü. Diário Oficial da União, Brasília, DF,
134
19 abr. 2002. Seção 1, p. 27. Disponível em: <http://pesquisa.in.gov.br/imprensa/servlet/INPDFViewer?jornal=1&pagina=27&data=19/04/2012&captchafield=firistAccess>. Acesso em: 04 set. 2016.
CARRASCO, P. G. et al. Produção e avaliação do crescimento de mudas de espécies florestais de restinga, com e sem adubação. 3º Congresso Internacional de Tecnologias para o Meio Ambiente. Bento Gonçalves – RS, Brasil, 25 a 27 de Abril de 2012.
CARVALHO, N. M.; NAKAGAWA, J. Sementes: ciência, tecnologia e produção. 4.ed. Jaboticabal: FUNEP, 2000.
CAVALCANTI, N. B.; RESENDE, G. M. A sobrevivência de plantas de imbuzeiro (Spondias tuberosa Arruda) em área de caatinga nativa e degradada. 2005. Disponível em: <http://www.alice.cnptia.embrapa.br/handle/doc/162558>. Acesso em: 06 set. 2016.
CUNHA, A. O.; ANDRADE, L. A.; BRUNO, R. L. A.; SILVA, J. A. L.; SOUZA, V. C. Efeitos de substratos e das dimensões dos recipientes na qualidade das mudas de Tabebuia impetiginosa (Mart. ex D.C.) Standl. Revista Árvore, Viçosa, v. 29, n. 4, p. 507-516, 2005.
DAVIDE, A.C.; SILVA, E.A.A. Produção de sementes e mudas de espécies florestais. Lavras: Ed. UFLA, 2008. p. 11-82.
EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA (EMBRAPA) Amazônia Oriental. Produção de mudas de espécies florestais nativas da Amazônia. 2009. Disponível em: <http://ainfo.cnptia.embrapa.br/digital/bitstream/item/61947/1/FDProducaoMudas.pdf>. Acesso em: 04 de set. 2016.
FERNANDES, J. et al. Pentacyclic triterpenes from Chrysobalanaceae species: cytotoxicity on multidrug resistent and sensitive leukemie cell lines. Cancer Lett, v. 190, p. 165-169, 2003.
FERRÃO, J. E. M. Fruticultura tropical. Espécies com frutos comestíveis. Lisboa: Instituto de Investigações Científica Tropical, 1999.
FONSECA-KRUEL, V. S. et al. Plantas úteis da restinga: o saber dos pescadores artesanais de Arraial do Cabo, Rio de Janeiro. Rio de Janeiro: Instituto de Pesquisas Jardim Botânico do Rio de Janeiro, 2006.
FREISE, F. W. Plantas medicinais brasileiras. São Paulo: Secretaria de Agricultura, 1934.
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
HOEHNE, F. C. Plantas e substâncias tóxicos e medicinais. São Paulo: Secretaria da Agricultura, 1978.
LEAL, Luiz Roberto Zamith Coelho. Sobrevivência inicial de espécies arbustivas e arbóreas plantadas em área degradada de mata de Restinga periodicamente inundada. Disponível em: <http://www.botanica.org.br/trabalhos-cientificos/56CNBot/56CNBot-1277.pdf>. Acesso em: 20 de jun. 2017.
MALCHOW, Eduardo; KOEHLER, Alexandre Bernardi; NETTO, Sylvio Péllico. Efeito de borda em um trecho da Floresta Ombrófila Mista, em Fazenda Rio Grande, PR. Revista Ciência Animal, v. 4, n. 2, 2006.
MARCOS-FILHO, J.; CICERO, S.M.; SILVA, W.R. Avaliação da qualidade das sementes. Piracicaba: FEALQ, 1987.
MORAES, Jane Valadares. Morfologia e Germinação de Sementes de Poecilanthe parviflora Bentham (Fabaceae - Faboideae). Dissertação (mestrado) - Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias, Universidade Estadual Paulista, São Paulo, 2007.
PARQUE DA TIJUCA. Ministério do Meio Ambiente História. Disponível em: <http://www.parquedatijuca.com.br/#historia>. Acesso em: 15 set. 2017.
PIO-CORRÊA, M. Dicionário de Plantas Úteis do Brasil e das exóticas cultivadas. Vol.3. Rio de Janeiro: Imprensa Nacional. 1926.
PRANCE. G. T. Chrysobalanaceae. Flora Neotropica. Monograph n°10. New York: Hafner Publishing, 1972.
ROIG Y MESA, J. T. Plantas Medicinales, aromáticas, y venenosas de Cuba. Habana: Ministério de Agricultura, servicio de Publicidad y Divulgación. 1945.
SCOLES, R., R. GRIBEL; G. N. KLEIN. Crescimento e sobrevivência de castanheira (Bertholletia excelsa Bonpl.) em diferentes condições ambientais na região do rio Trombetas, Oriximiná, Pará. Boletim do Museu Paraense Emílio Goeldi. Ciências Naturais, v. 6, n. 3, p. 273-293, set-dez. 2011.
SILVA, Glauce Daniele Ferreira. Avaliação do estabelecimento de mudas nativas em áreas de restauração ecológicas na rppn caruara-restinga do complexo lagunar grussaí-iquipari, rj. 2012. Tese (doutorado). Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro, 2012.
UGENT, D.; OCHOA, C.M. La etnobotánica del Perú: desde la Prehistoria al Presente. Lima: Imprenta Universidad Nacional Mayor San Marcos. 2006.
136
WONG, W. Some folk medicinal plants from Trinidad. Economic Botany, v. 30, nº 2, p. 103-142, 1976.
ZAIDAN, Lilian B.P; BARBEDO, Claudio J. Quebra de dormência em sementes. In: Germinação: do básico ao aplicado. Porto Alegre: Artmed, 2008. p. 135-146.
ZAMITH, L.R.; SCARANO, F.R. Produção de mudas de espécies das Restingas do município do Rio de Janeiro, RJ, Brasil. Acta Botanica Brasilica, v.18, p.161-176, 2004.
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
3 ROBÓTICA,
INOVAÇÃO E
CIÊNCIA DE DADOS
SEÇÃO 3
138
CAPÍTULO 8
ANÁLISE DE DADOS DE MÍDIAS SOCIAIS E SISTEMAS DE
RELACIONAMENTO DE CLIENTES: ESTUDOS DE CASO EM
GOVERNO ELETRÔNICO
Antônio Fernando Lavareda Jacob Junior1 Bianca Valéria Lopes Pereira1
Fábio Manoel França Lobato2 Thaís Luciana Corrêa Braga3
Diego Lisboa Cardoso4
1 Centro de Ciências Tecnológicas (CCT), Universidade Estadual do Maranhão. 2 Instituto de Engenharia e Geociências (IEG), Universidade Federal do Oeste do Pará. 3 Universidade do Minho (Portugal). 4 Instituto de Tecnologia (ITEC), Universidade Federal do Pará.
RESUMO
Com o aumento da largura de banda e popularização do acesso à Internet as pessoas estão sempre conectadas. Com a potencialização no uso das redes e mídias sociais houve uma mudança na forma que ocorrem as interações sociais, comerciais, políticas e pessoais. Além disso, uma gama de conteúdo é produzida diariamente. Como as redes e mídias sociais são compostas pela opinião pública a respeito de diversos assuntos e temas variados, observando e analisando textos publicados é possível verificar a popularidade e reputação de um determinado órgão ou empresa, ou analisar a satisfação de clientes em relação a um produto ou serviço, examinar a conduta das pessoas e suas atitudes, identificando padrões e estruturas importantes. Seguindo essa abordagem se deu ascendência ao Social Customer Relationship Management, o qual utiliza essas características das plataformas de boca a boca eletrônico com o objetivo de minimizar a distância entre empresa e cliente, instituição e aluno, serviço e usuário. Nesse contexto, o governo eletrônico encontra-se em outra perspectiva, o qual precisa participar junto ao cidadão de discussões na rede, visando obter da rede a supervisão e avaliação dos programas, ações e atividades desenvolvidas pelo Estado. Neste contexto, este trabalho apresenta os conceitos relacionados na área de Social CRM, bem
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
como dois estudos de caso realizados em uma instituição pública de ensino e quais foram as contribuições deste para a replicação no tema Programa Espacial Brasileiro.
Palavras-chave: Mídias Sociais. SCRM. eGov.
1 INTRODUÇÃO
É indiscutível a importância das mídias sociais para os negócios
dado a sua ubiquidade no cotidiano das pessoas. De acordo com o
relatório da Hootsuite, atingimos neste ano de 2018 a marca de 4 bilhões
de pessoas conectadas à internet, sendo que 42% desses usuários são
ativos nas mídias digitais, com um crescimento de 17% comparado a janeiro
de 2017. Este fenômeno fez com que os gestores e consultores tentassem
identificar formas pelas quais as empresas podem fazer a aplicação
lucrativa destes meios de comunicação.
O Brasil vem ganhando crescente destaque na área, sendo o
terceiro colocado no ranking de tempo gasto na internet por dia, estimado
em 9 horas e 14 min, ficando atrás da Tailândia e Filipinas com 9 h 38 min
e 9h e 29 min respectivamente (HOOTSUITE, 2018). No que tange ao uso
das mídias sociais, ainda de acordo com o relatório da Hootsuite, o
brasileiro está em segundo lugar, com 3 horas e 39 minutos, ficando atrás
apenas das Filipinas.
Este novo paradigma de comunicação surgiu com o advento da
Internet 2.0, que por sua vez propiciou o surgimento de um conceito-chave
no tema, o conteúdo gerado pelos usuários, conhecido pelo seu acrônimo
UCG, do inglês, User-Generated Content. O UCG pode ser definido como
qualquer forma de conteúdo, como imagens, vídeos, textos,
disponibilizados na internet pelos usuários nas mídias sociais.
Esses dados eletrônicos são muito importantes para as
organizações, uma vez que ajudam a: i) conhecer como os usuários
percebem seus produtos e/ou serviços; ii) intensificar o relacionamento; iii)
alinhar os negócios com as necessidades dos usuários (ROSENBERGER,
2015).
140
Neste cenário, órgãos do governo vêm adotando gradativamente
as mídias sociais como forma de interação com o público (MERGEL, 2013).
Essa interação pode contribuir para incorporar a opinião da sociedade nas
ações e decisões políticas da administração pública. Neste sentido, faz-se
necessário os estudos de como mensurar essas opiniões.
E nesse contexto que surge o Social Costumer Relationship
Management (Social CRM), traduzido como Gestão de Relacionamento
com os Clientes por meio de Mídias Sociais. Este é um conceito que inclui
estratégias, processos e tecnologias que reúnem as redes sociais na web e
processos de Gestão de Relacionamento com o Cliente.
Nessa perspectiva, o objetivo deste trabalho é apresentar os
conceitos relacionados na área de Social CRM e como estes podem
contribuir para as práticas da gestão social por meio da extração de dados
advindos das mídias sociais. Para atingir esse objetivo, faz-se uma
discussão sobre os temas de mídias sociais, relacionamento com clientes e
governo eletrônico (e-gov). Por fim, são apresentados estudos de caso
realizados em uma instituição pública de ensino e os quais foram as
contribuições deste para a replicação no tema Programa Espacial
Brasileiro.
2 MÍDIAS SOCIAIS E GESTÃO DE RELACIONAMENTO COM CLIENTES
No trabalho seminal de Kaplan e Haenlein (2010) os autores
advertem para a confusão terminológica entre mídias sociais e redes
sociais online, tanto por profissionais quanto por pesquisadores. As
primeiras se relacionam com o uso de tecnologias baseadas na web (ou
móveis) para tornar a comunicação em um diálogo interativo, enquanto as
redes sociais online representam estruturas entre seus membros. Vale
observar que as RSO podem incorporar elementos das mídias sociais
nestas plataformas, dependendo da categoria da plataforma em questão.
Em Shazia et. al. (2018) é possível encontrar exemplos e categorização
para RSO, por exemplo, o Facebook pode ser considerado uma rede social
de amizade apresenta elementos de diálogo; o mesmo é válido para o
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
Twitter, o qual pode ser classificado como uma rede de seguidores, mas
cujo principal foco é o compartilhamento de UGC.
Considerando a relevância das mídias sociais para os negócios,
empresas e pesquisadores vêm dedicando considerável esforço no
desenvolvimento de produtos e estratégias, tanto quanto ao melhor uso
dessas plataformas como canal de comunicação de dupla via, quanto
também na transformação dos dados gerados pelos usuários em insights
úteis para o desenvolvimento de novas estratégias de negócio
(LEHMKUHL; JUNG, 2013; LOBATO et al., 2017), fazendo surgir um
conceito denominado de Social CRM.
Grosso modo, o Social CRM adiciona as mídias sociais como canal
de comunicação e fonte de dados aos sistemas de CRM (KUBINA; LENDEL,
2015). Neste ensejo, analisando as mídias sociais do ponto de vista do
consumidor, essas plataformas representam uma fonte de informação
acerca de marcas, produtos e serviços, uma folha de reclamações aberta e
também um novo canal de comunicação com as empresas. Já do ponto de
vista das empresas, além de ser canal de comunicação multidirecional, é
uma fonte de dados rica e plural (Lobato et al., 2017). Os mesmos autores
apresentam um portfólio de possibilidades da combinação de análise de
mídias sociais com os sistemas CRM, o qual está resumido na Tabela 1.
Os avanços recentes nas análises de mídias sociais e de UGC
possibilitam cada vez mais a implantação de vários desses serviços por
parte das empresas. Por exemplo, a detecção de comunidades permite
agrupar consumidores de acordo com preferências (Silva et al., 2018); a
análise de sentimentos auxilia na identificação de postagens positivas ou
negativas a respeito de produtos e marcas (CIRQUEIRA et al., 2017), dentre
outras inúmeras possibilidades.
142
Tabela 1. Portfólio de serviços do Social CRM
Setores relacionados ao CRM
Potenciais serviços associados ao Social CRM
Vendas
Recomendação de produtos
Predição de compra
Identificação de Leads
Marketing
Análise de mercado
Gestão de campanhas em mídias sociais
Gestão de marca adaptativa
Análise do impacto de campanhas publicitárias
Serviço e suporte
Perguntas Frequentes (FAQ2) nas mídias sociais
Atribuição e priorização de atendimento de acordo com o conteúdo das postagens
Fóruns de suporte à comunidade
Inovação
Redes sociais empresarias privadas
Identificação dos desenhos e necessidades dos consumidores
Identificação e monitoramento de tendências
Colaboração Identificação de influenciadores digitais
Recrutamento de colaboradores
Experiência do consumidor
Análise de comunidades
Recrutamento de embaixadores de marcas
Fonte: Lobato et al. (2017)
Além das análises supraditas, observou-se também o surgimento de
plataformas específicas para o Social CRM, como o caso de sites
destinados ao boca-a-boca eletrônico, do inglês electronic Word-of-Mouth
2 Frequent Answered Questions (FAQ)
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
(eWoM). No Brasil, o site ReclameAqui3 merece destaque até novembro de
2018 o site contava com mais de 120 mil empresas cadastradas e 15 milhões
de usuários e a 29a no Brasil posição de acordo o Ranking Alexa4, tal como
mostra a Figura 1.
Figura 1. Posicionamento do site ReclameAqui
Fonte: Alexa Traffic Ranks (2018)
O ReclameAqui é um excelente exemplo de Social CRM e de eWoM,
mostrando as duas facetas de plataforma de comunicação e de fonte de
dados. De Almeida e colaboradores modelaram o esquema de interação
consumidor-empresa no site ReclameAqui, como mostra a Figura 2.
3 https://www.reclameaqui.com.br/ 4 https://www.alexa.com/topsites/countries/BR
144
Figura 2. Esquema de interação entre consumidor-empresa no site
ReclameAqui.
Fonte: ReclameAqui (2018)
Apesar do Social CRM ser mais abordado no âmbito privado,
percebe-se que os cidadãos também têm buscado as mídias sociais para
manifestar opinião acerca de serviços prestados por entidades públicas.
Em 2015 o ReclameAqui lançou uma plataforma integrada para este fim.
Em escala mundial, outras plataformas baseadas em inteligência coletiva
e, sobretudo, em UGC, também têm se destacado como provedores de
mecanismos que empoderam os cidadãos no acompanhamento e
cobrança de entidades públicas, como, por exemplo, o caso do Avaaz 5.
3 GOVERNO ELETRÔNICO
De acordo com Jardim (2000), a capacidade política de governar
ou governabilidade decorre da relação de legitimidade do Estado e do seu
governo com a sociedade, enquanto a governança refere-se à capacidade
5 https://avaaz.org/
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
financeira e administrativa de um governo de implementar políticas. Para
fins analíticos, no entanto, convém se falar em capacidade governativa,
cuja relação com a informação permite refletir sobre o governo eletrônico.
Vilella (2003) explica que, na língua inglesa, eletronic government
possui uma versão simplificada – e-government. Em língua portuguesa, a
expressão e-governo, amiúde, também se encontra de forma abreviada –
e-gov. Ainda que, na escrita, as duas palavras possam ser tomadas como
iguais, numa dimensão conceitual, elas se ancoram em diferentes
perspectivas.
Guimarães e Medeiros (2005) afirmam que, com o objetivo de
verificar como o tema vem sendo tratado, a Organização das Nações
Unidas (ONU) coleta dados dos países acerca das novas formas de
interação Estado/sociedade para construir um de seus indicadores
qualitativos, denominado índice de e-participação – o qual mede, do ponto
de vista do cidadão, a relevância e a utilidade das informações e serviços
providos por meio de programas de governo eletrônico que pretendem
incrementar o diálogo da sociedade com o governo para a construção do
processo político. O índice de e-participação da ONU avalia três itens: 1) e-
informação, isto é, se há websites que informam sobre políticas e
programas, leis, orçamentos, regulamentos e outras questões de interesse
público; 2) e-consulta, ou seja, se o website do governo apresenta, por
exemplo, ferramentas para discussão on-line de políticas públicas; 3) e-
tomada de decisão, que deve indicar se o governo levará em conta a
opinião da sociedade, dando retorno real sobre questões específicas.
Para compreender o e-gov, entretanto, não se deve limitar o
entendimento apenas ao acesso, via internet, às informações e aos serviços
oferecidos pelos governos. Guimarães e Medeiros (2005) consideram o
desenvolvimento da cidadania e da democracia, pois definem a
governança eletrônica como um processo que visa à manifestação política
e à participação da sociedade civil, junto ao governo e por meios
eletrônicos, na formulação, acompanhamento da implementação e
avaliação das políticas públicas. Ademais, pode-se entender o e-gov pelo
âmbito estratégico, segundo o qual Estado “faz uso das novas tecnologias
para oferecer à sociedade melhores condições de acesso à informação e
serviços governamentais, ampliando a qualidade desses serviços e
146
garantindo maiores oportunidade de participação social no processo
democrático” (JARDIM, 2000, p. 4).
Para este último autor, o governo eletrônico amplia a efetividade
dos governos em, pelo menos, quatro aspectos: 1) torna-se mais fácil para
a sociedade ter suas perspectivas consideradas pelos governos na
(re)definição de políticas públicas; 2) alguns serviços prestados à
sociedade podem ser melhores desenvolvidos em plataformas on-line; 3)
a comunicação integrada entre as diferentes organizações governamentais
pode tornar mais preciso o atendimento aos cidadãos; 4) a sociedade
estará melhor informada sobre o governo, bem como sobre atualizações
de leis, regulamentos, políticas e serviços.
Vilella (2003) cita o relatório Rhetoric vs Reality – Closing the Gap6
(2001), segundo o qual, entre as iniciativas de governo eletrônico em 22
países, o Brasil destaca-se no rol dos 20 países mais avançados no mundo
no que se refere a e-gov. A primeira iniciativa brasileira para a implantação
do governo eletrônico data do decreto presidencial de 3 de abril de 2000,
quando se iniciaram as atividades do Grupo de Trabalho Interministerial
(também conhecido como Grupo de Trabalho em Tecnologia da
Informação – GTTI) a fim de examinar e propor políticas, diretrizes e
normas relacionadas com as novas formas eletrônicas de interação.
Guimarães e Medeiros (2005) afirmam que, naquele momento,
foram lançadas as bases para a inclusão digital brasileira, uma vez que o
GTTI assumiu o papel de facilitador na busca dos objetivos do Programa
Sociedade da Informação (SocInfo), coordenado pelo Ministério da Ciência
e Tecnologia (MCTi). Ainda de acordo com os autores, o SocInfo e o
Programa de Governo Eletrônico brasileiro, que tem sido implementado
sob coordenação e mobilização da Casa Civil da Presidência da República,
consistem nos grandes programas governamentais rumo a uma política
nacional para a tecnologia da informação.
6 Disponível em: <http://afyonluoglu.org/PublicWebFiles/eGovBenchmark/ACC/2001-Accenture.pdf>
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
3.1 E-GOV E MÍDIAS SOCIAIS
O estudo de Alarabiat (2018) revela que, de maneira geral, os
governos têm dificuldade em interagir com os cidadãos da forma como
estes realmente preferem. Recentemente, os sites de mídias sociais,
Facebook, Twitter, YouTube, Instagram, entre outras, mostram a
capacidade única de fornecer uma nova maneira de comunicação entre
governos e sociedade. Assim, as mídias sociais são vistas como uma
maneira de preencher a lacuna e de consertar a separação comum entre
governo e cidadãos. Consequentemente, os governos têm sido
encorajados a dar passos para seguir os cidadãos onde eles estão, em vez
de esperar que eles cheguem aos seus espaços “oficiais”. Globalmente, a
maioria dos governos está confiando no Facebook para implementar
iniciativas de e-participação mais do que outros sites de mídia social.
Faz-se necessário distinguir e-participação de governo eletrônico.
A primeira, por natureza, é voluntária para os cidadãos – estes decidem se
envolver ou não, por exemplo, em sistemas de e-petição e votação
eletrônica. Na segunda, como canais e serviços do governo eletrônico, a
adesão do cidadão é mandatória. Ainda de acordo com Alarabiat (2018),
além da inegável popularidade, a capacidade das mídias sociais em criar
fóruns de interação torna-as úteis para a e-participação, bem como
permite que os projetos de e-participação se tornem mais visíveis e
alcançáveis. Dados das ONU apontam que 152 de 193 países (isto é, quatro
em cada cinco) integraram as mídias sociais em seus portais ou sites
nacionais. É importante ressaltar que a e-participação vai além de apenas
questões políticas ou de votação em eleições.
No entanto, o sucesso da e-participação não pode ser atingido
apenas por meio do fornecimento de ferramentas técnicas. Não há
garantias de que a disponibilização de várias ferramentas de e-
participação necessariamente conquiste o interesse e envolvimento dos
cidadãos em tais iniciativas. Provavelmente, existem outros fatores
determinantes que influenciam a participação dos cidadãos, daí a
importância de pesquisas multidisciplinares em contextos mais diversos.
148
4 ESTUDOS DE CASO
No cenário da administração pública, a comunicação se configura
como instrumento qualitativo de gestão para construir uma relação mais
próxima do Estado com a sociedade, bem como na divulgação de
informações de interesse público (ALVES, 2014).
Neste contexto, esta seção apresenta dois estudos de caso
realizados na Universidade Federal do Pará e, por fim, a estrutura a ser
utilizada no desenvolvimento do estudo de caso do Programa Espacial
Brasileiro.
4.1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ
Dois estudos envolvendo a Universidade Federal do Pará (UFPA)7,
a maior universidade pública da Amazônia, revelam desafios no que se
refere ao relacionamento entre as instituições públicas e a sociedade por
meio das mídias digitais.
O primeiro estudo avaliou o desempenho de diferentes algoritmos
para Análise de Sentimento (AS), por meio da ferramenta iFeel, utilizando
como bases de dados textos provenientes de redes sociais e escritos em
português brasileiro. O iFeel consiste num framework desenvolvido pela
Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), composto por 19 métodos
voltados especificamente para a Análise de Sentimento. “Essa ferramenta
foi desenvolvida a fim de gerar um survey sobre uma avaliação de
desempenho de diversos métodos de mineração de opinião para
diferentes fontes de dados e tipos de texto, na língua inglesa” (CIRQUEIRA,
2016, p. 3). Posteriormente, os dados foram traduzidos para português
brasileiro por meio da ferramenta Yandex Translate.
7 Constituída por 14 institutos, sete núcleos, 36 bibliotecas universitárias, dois hospitais universitários e
uma escola de aplicação, a UFPA conta com mais de 40 mil estudantes, do ensino fundamental e médio
à pós-graduação, bem como do ensino técnico e de cursos livres. Ainda, além da capital Belém,
desenvolve atividades em 12 campi do interior do Estado do Pará. Disponível em:
<https://portal.ufpa.br/index.php/universidade>
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
Além dos comentários da página da UFPA no Facebook, o estudo
utilizou os comentários de mais três fanpages: Prefeitura de Belém,
Prefeitura de Curitiba e Humaniza Redes. Ainda, à exceção da Humaniza
Redes, também foram consideradas os demais perfis no Twitter. Em geral,
os testes realizados conseguiram dividir os comentários em positivos e
negativos.
A principal contribuição da pesquisa consiste em, no caso de um
perfil de uma instituição pública que recebe muitos comentários por dia e
não pode dispor de ferramentas pagas para a moderação desses
comentários, haver uma filtragem inicial a fim de identificar possíveis
reações negativas, bem como respondê-las tão logo quanto possível.
O segundo estudo objetivou detectar as comunidades da UFPA,
com base nos três perfis institucionais no Facebook, no Twitter e no
Instagram, a partir de técnicas de agrupamento (clustering) – isto é, “a
divisão de objetos presentes na base de dados em grupos, os quais
possuem características similares entre si e dissimilares em relação a
objetos de grupos distintos” (NASCIMENTO, 2016, p. 13). Para a coleta dos
dados, utilizou-se a Graph API8, que concede acesso aos dados de usuários,
páginas e grupos existentes na rede, sendo igualmente necessária a
criação de uma aplicação para a requisição de dados.
Foram identificados quatro grupos presentes na estrutura dos
dados coletados da página da UFPA no Facebook. O total de 4.682
usuários interagiu com a página por meio de curtidas e comentários em
1.634 postagens publicadas no ano de 2015. “É possível ressaltar que mais
de 95% dos seguidores não acompanham as atualizações da página, pois
não interagiram com nenhuma publicação no período” (NASCIMENTO,
2016, p. 48). Já no Twitter, foram identificados apenas dois grupos, com
um total de 268 usuários que interagiram por meio de comentários e
compartilhamentos em 3.200 tuítes no período de fevereiro de 2015 a
fevereiro de 2016. Por fim, no Instagram, foram encontrados três grupos,
cujo total era de 2.232 usuários ativos no período de setembro de 2012 a
maio de 2015. A análise considerou 812 fotos.
8 Disponível em: <https://developers.facebook.com/docs/graph-api>
150
O segundo estudo revelou, ainda, que a comunidade acadêmica se
envolve mais em postagens que fazem referência a profissões das diversas
áreas de estudo da universidade, bem como que, no mês de janeiro, a
popularidade das postagens aumenta consideravelmente em relação ao
resto do ano, pois se trata do período de divulgação dos estudantes
aprovados no processo seletivo. Para Nascimento (2016, p. 3), publicações
que fazem referência a “personagens do cinema, séries de TV ou memes
da internet, também fazem bastante sucesso entre os seguidores da
página, demonstrando o caráter jovem de uma grande parte dos usuários”.
4.2 PROGRAMA ESPACIAL BRASILEIRO
Instituída em 1994, a Agência Espacial Brasileira é o órgão
responsável por administrar a política espacial brasileira, a qual é
compreendida pelo desenvolvimento de planos de veículos lançadores,
administração dos Centros de Lançamento, dentre outras. Magalhães et. al
(2017) afirma que “a população brasileira, em geral, não conhece a atuação
ou compreende a relevância para o país do que a Agência Espacial
Brasileira (AEB) produz”. Neste caso, a AEB precisa procurar formas de
dar mais transparência e publicidade nas políticas desenvolvidas buscando
alcançar a governança eletrônica, isto é, proporcionar meios eletrônicos
para manifestação política e participação da sociedade civil na formulação,
acompanhamento da implementação e avaliação das políticas públicas
(GUIMARÃES; MEDEIROS, 2005).
Neste contexto, pretende-se, a partir dos dados publicados nas
mídias sociais, investigar a aplicação de técnicas de Inteligência
Computacional à área de Social Customer Relationship Management, a fim
de realizar a descoberta de conhecimento no tema de política espacial
brasileira. Para atingir este objetivo, a partir das lições aprendidas no
estudo de caso da UFPA (seção 4.1) e adaptando ao problema em tela, far-
se-á uso da seguinte metodologia de análise de dados:
a) Captura dos dados: primeiramente será realizada a obtenção dos
dados em diferentes redes sociais utilizando termos de pesquisa e
hashtags relacionados ao tema de política espacial brasileira;
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
b) Preparação da base de dados: neste estágio é feito o pré-
processamento dos dados capturados. Essencialmente, são realizadas
operações de manipulação de dados, as quais envolvem tarefas como:
seleção de dados – identificação de quais informações são essenciais para
a análise; limpeza de dados: envolve qualquer tipo de tratamento nos
dados selecionados a fim de assegurar a qualidade da informação e
remoção de ruídos (tais como caracteres especiais, nomes próprios, links,
dentre outros); codificação dos dados: conversão dos dados para adaptar
ao padrão utilizado como entrada dos algoritmos a serem utilizadas na
análise (por exemplo, transformação de valores numéricos em categorias
ou intervalos);
c) Descoberta de conhecimento: a partir da base de dados (dataset)
tratada e enriquecida nos passos anteriores, será realizada a identificação
dos métodos mais adequados de Inteligência Computacional que podem
ser aplicados nos dados, a fim de transformar em conhecimento útil para
tomada de decisão estratégica.
Além da contribuição científica que se espera gerar na etapa C,
pretende-se obter resultados similares ao estudo de caso da UFPA, a saber:
a) Identificação da polarização (positiva ou negativa) e dos principais
tópicos de discussão relacionados às postagens realizadas nas mídias
sociais sobre o tema política espacial brasileira;
b) Detecção de comunidades em diferentes mídias sociais que tem
interagido com páginas/perfis relacionados ao tema aeroespacial.
Por fim, ao realizarem as observações e avaliações dos resultados
obtidos, pretende-se validar com um órgão vinculado a AEB.
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Este trabalho apresentou o conceito de Social Costumer
Relationship Management (Social CRM), o qual inclui estratégias,
processos e tecnologias que reúnem as redes sociais na web e processos
de Gestão de Relacionamento com o Cliente. Além disso, destacou-se que
152
este conceito não está somente limitado à relação empresa-cliente, uma
vez que a relação governo-cidadão possui características parecidas e que
pode fazer uso das técnicas e estudos que vêm sendo desenvolvidos na
área. Esta aplicação pode ser vista como uma maneira de preencher a
lacuna e de consertar a separação comum entre governo e cidadãos.
Para demonstrar a viabilidade técnica desta aplicação, este trabalho
apresentou dois estudos de caso realizados na Universidade Federal do
Pará. Os estudos revelaram que o público universitário está cada vez mais
enredado nas redes sociais, em busca de informações sobre o conceito das
estruturas públicas da educação e das possíveis ocupações dos campos de
conhecimentos ofertados na Universidade. Com a sumarização dos
materiais coletados, tornou-se possível identificar os grupos que seguem a
página da UFPA no Facebook e algumas outras características específicas
a respeito destes.
Dessa maneira, os órgãos públicos, como a AEB, precisam se
emparelhar com esse progresso científico, de modo a obter novos meios
de se relacionar com seus atuais e futuros público-alvo. Neste caso, a partir
das lições aprendidas nos estudos de caso, uma metodologia de análise de
dados foi apresentada, a qual será aplicada para descoberta de
conhecimento de dados advindos de mídias sociais relacionadas ao
Programa Espacial Brasileiro.
REFERÊNCIAS
ALARABIAT, A. A. Electronic participation through social media citizens' acceptance factors at local government level. 2018. Tese (doutorado), Escola de Engenharia, Universidade do Minho, Braga. Disponível em: <http://hdl.handle.net/1822/56307>. Acesso em 5 de Novembro de 2018.
ALMEIDA, G. R. T.; LOBATO, F.; CIRQUEIRA, D. Improving Social CRM through eletronic word-of-mouth: a case study of ReclameAqui. XIV Workshop de Trabalhos de Iniciação Científica, [s. l.], 2017.
ALVES, C. A.. Gestão da comunicação das universidades federais: mapeamento de ações e omissões. 2014. Programa de Pós-graduação em Comunicação, Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, Bauru. Disponível em: <https://cristianoalvarenga.com/wp-
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
content/uploads/2016/09/Disserta_Cristiano_Alvarenga.pdf>. Acesso em 5 de Novembro de 2018.
CIRQUEIRA, D. R. Avaliação de desempenho de algoritmos de Análise de Sentimento para português brasileiro. 2016. Trabalho de Conclusão de Curso, Faculdade de Engenharia da Computação e Telecomunicações, Universidade Federal do Pará, Belém.
CIRQUEIRA, D.; JACOB, A.; LOBATO, F.; SANTANA, A. L.; PINHEIRO, M. Performance Evaluation of Sentiment Analysis Methods for Brazilian Portuguese. In: ABRAMOWICZ, W.; ALT, R.; FRANCZYK B. (Eds.). Business Information Systems Workshops: BIS 2016 International Workshops, Leipzig, Germany, July 6-8, 2016, Revised Papers. Cham: Springer International, 2016. p. 245–251.
GUIMARÃES, T. A.; MEDEIROS, P. R. A relação entre governo eletrônico e governança eletrônica no governo federal brasileiro. Cadernos EBAPE.BR, Rio de Janeiro, v. 3, n. 4, dezembro de 2005.
HOOTSUITE. Digital in 2018: World´s Internet Users pass the 4 billion mark. 2018. Disponível em: < https://hootsuite.com/pt/pages/digital-in-2018>.
JARDIM, J. M. Capacidade governativa, informação, e governo eletrônico. DataGramaZero Revista de Ciência da Informação, [s. l.], v. 1, n. 5, p. 1-7, 2000. Disponível em <http://www.brapci.inf.br/index.php/article/view/0000001220/11ad98b41955a2148df53895206cd914/>. Acesso em 5 de Novembro de 2018.
KAPLAN, A. M.; HAENLEIN, M.). Users of the world, unite! The challenges and opportunities of Social Media. Business Horizons, [s. l.], v. 53, n. 1, p. 59–68, 2010.
KUBINA, M.; LENDEL, V. Successful Application of Social CRM in The Company. Procedia Economics and Finance, [s. l.], v. 23, p. 1190–1194, outubro 2014.
LEHMKUHL, T.; JUNG, R. Towards Social CRM - Scoping the concept and guiding research. EInnovations: Challenges and Impacts for Individuals, Organizations and Society, p. 190–205, 2013.
LOBATO, F.; PINHEIRO, M.; JACOB, A.; REINHOLD, O.; SANTANA, Á. Social CRM: Biggest Challenges to Make it Work in the Real World. ABRAMOWICZ, W.; ALT, R.; FRANCZYK B. (Eds.). Business Information Systems Workshops: BIS 2016 International Workshops, Leipzig, Germany, July 6-8, 2016, Revised Papers. Cham: Springer International, 2016. p. 221–232.
154
MAGALHÃES, Gabriel G.M.S. et al. Seleção de Técnicas de Mineração de Dados para Segmentação de Mercado. Brazilian Workshop on Social Network Analysis and Mining (BraSNAM_CSBC), [S.l.], v. 6, n. 1/2017, julho 2017. Disponível em: <http://portaldeconteudo.sbc.org.br/index.php/brasnam/article/view/3255>
MERGEL, I. Social media adoption and resulting tactics in the U.S. federal government. Government Information Quarterly, [s. l.], v. 30, n. 2, pp. 123-130, 2013.
NASCIMENTO, I. A. Análise de comunidade em redes sociais utilizando técnicas de mineração de dados: um estudo de caso nas redes da UFPA. 2016. Trabalho de Conclusão de Curso, Faculdade de Engenharia da Computação e Telecomunicações, Universidade Federal do Pará, Belém.
RECLAMEAQUI. Esquema de interação entre consumidor-empresa no site ReclameAqui. Disponível em: <https://www.researchgate.net/figure/Esquema-de-interacao-das-reclamacoes-no-Reclame-Aqui_fig1_321105499>. Acesso em: 29 de nov. 2018.
ROSENBERGER, M. Social Customer Relationship Management: An Architectural Exploration of the Components. In: Janssen M. et al. (eds). Open and Big Data Management and Innovation. Cham: Springer, 2015.
SHAZIA, T., F., P. F. S.; SOFIA, F.; JOÃO, G.; TABASSUM, S.; PEREIRA, F. S. F.; GAMA, J. Social network analysis: An overview. Wiley Interdisciplinary Reviews: Data Mining and Knowledge Discovery, [s. l.], v. 8, n. 5, setembro/outubro 2018.
SILVA, W.; SANTANA, Á.; LOBATO, F.; PINHEIRO, M. A Methodology for Community Detection in Twitter. In: 2017 IEEE/WIC/ACM INTERNATIONAL CONFERENCE ON WEB INTELLIGENCE. 2017, Leipizg, Alemanha. Proceedings. NewYork: The Association for Computing Machinery, 2017. p. 1006–1009.
VILELLA, R. M. Conteúdo, Usabilidade e Funcionalidade: três dimensões para a avaliação de portais estaduais de Governo Eletrônico na Web. 2003. Dissertação (mestrado), Escola de Ciência da Informação, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte. Disponível em: <http://bogliolo.eci.ufmg.br/downloads/VILELLA%20Conteudo%20Usabilidade%20e%20Funcionalidade.pdf>.
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
CAPÍTULO 9
CONSTRUÇÃO E ESTUDOS ELETROQUÍMICOS DE ÂNODOS
PARA BATERIAS E SUPERCAPACITORES A PARTIR DE
RESÍDUOS AMBIENTAIS Weliton Silva Fonseca1
Auro Atsushi Tanaka1
Paulo Olivi2 Nerilso Bochi3
1 Laboratório de Eletroquímica, CCET, Universidade Federal do Maranhão, São Luís. 2 Departamento de Química, FFCLRP, Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto. 3 Departamento de Química, CCET, Universidade Federal de São Carlos, São Carlos.
RESUMO
A crescente demanda por formas compactas de armazenamento de energia tem gerado esforços da comunidade científica para identificar sistemas eletroquímicos capazes de suprir a demanda de eletricidade de sistemas portáteis, como smartphones, sistemas embarcados e outras tecnologias emergentes. Por outro lado, o desenvolvimento tecnológico tem produzido uma crescente produção de resíduos potencialmente danosos ao meio ambiente. Neste contexto, este trabalho apresenta os resultados parciais do projeto que vem sendo executado com recursos de apoio à pesquisa outorgados pela FAPEMA, visando buscar estratégias sustentáveis para converter resíduos gerados pela sociedade em materiais nanoestruturados para baterias e supercapacitores.
Palavras-chave: Baterias. Supercapacitores. Materiais nanoestruturados.
1 INTRODUÇÃO
Baterias são uma classe de dispositivos eletroquímicos capazes de
converter energia química em energia elétrica, tendo como componentes
básicos células eletroquímicas compostas por cátodo, ânodo e eletrólito.
156
As baterias são a forma de armazenamento de energia mais
utilizada pela sociedade moderna, devido a demanda por fontes de energia
cada vez menores e leves para suprir energia a sistemas eletrônicos
portáteis. As baterias podem ser divididas em dois grupos: baterias
primárias, que uma vez descarregadas não podem ser recarregadas, pois
são baseadas em reações químicas irreversíveis, e baterias secundárias,
que podem ser reutilizadas em geral por mais de 300 ciclos com mais de
80% de retenção de carga (BOCCHI et al., 2000). Outra forma de
armazenar energia é por meio de supercapacitores que, diferentemente
dos capacitores convencionais, os quais se baseiam-se no acúmulo de
cargas por fenômenos físicos macroscópicos, se baseiam no acúmulo de
cargas por meio de processos eletroquímicos que ocorrem entre a dupla
camada elétrica de uma superfície condutora e um eletrólito; podendo
também acumular carga através da pseudocapacitância, ou seja, das
propriedades capacitivas geradas pela adsorção de íons (WINTER;
BRODD, 2004).
Embora fenômenos elétricos sejam conhecidos desde a
antiguidade, quando as propriedades elétricas do âmbar foram estudadas
por diversos filósofos incluindo Thales de Mileto, a quem é creditada sua
descoberta (BAILEY, 2001), a primeira forma de armazenar eletricidade foi
a garrafa de Leyden, criada em 1745, pelo alemão Ewald Georg von Kleist
e, em 1746, independentemente pelo holandês Pieter van Musschenbroek
(HO et al., 2010). Todavia, foram os trabalhos pioneiros de Alessandro
Volta e Luigi Galvani, no final do século XVIII que levaram à descoberta da
pilha, o primeiro sistema capaz de gerar energia elétrica baseado na
energia química. Galvani descobriu que os músculos da perna de uma rã se
contraiam quando entravam em contato com dois metais diferentes.
Inicialmente, este fenômeno foi atribuído à “eletricidade animal”, pois ele
acreditava ser um tipo de fluido invisível gerado pelos animais. Volta
discordou das conclusões de Galvani e focou-se no fato de que dois metais
diferentes eram necessários para gerar o fenômeno e concluiu que os dois
metais eram a fonte do fenômeno e não a rã. Para provar suas conclusões,
criou uma pilha com uma junção de pares de discos metálicos separados
por um meio condutor composto de papel molhado com água salgada (DE
ANDRADE MARTINS, 2008).
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
Outras pilhas foram produzidas e um exemplo notável é a pilha de
Daniell, criada por John Frederic Daniell, que representou um grande
avanço comparado com as versões anteriores da pilha (SISTRUNK, 1952).
Subsequentemente, em 1866, foi criada a pilha de Leclanché baseada em
um cátodo de zinco e um ânodo de óxido de manganês misturado com
carbono e imersos em um eletrólito de cloreto de amônia, conceito ainda
hoje aplicado para as células primárias atuais conhecidas como pilhas
alcalinas. Um grande marco na história das baterias foi a criação da
primeira bateria recarregável, criada pelo físico francês Gaston Planté que,
em 1859, produziu a bateria de chumbo-ácido, um modelo de bateria
adotado até os dias atuais pela indústria automobilística (SCROSATI, 2011).
Em 1901, foi desenvolvida a bateria de níquel-cádmio, que dominou o
mercado até a década de 80 mas que, por sofrer perda de carga causada
pelo efeito memória, foi substituída no mercado pelas baterias de íons de
lítio.
Nos últimos anos, investimentos na exploração de energia
renovável têm crescido mundialmente e o manejo de resíduos ambientais
é um tópico recorrente em diversos estudos publicados recentemente
(POL, 2010; ZHUO et al., 2014), uma vez que encontrar formas eficazes de
conciliar a exploração de energia renovável com formas de converter
resíduos ambientais em materiais mais úteis tem chamado atenção por ser
uma alternativa sustentável comparada aos métodos de manejo de
resíduos e até aos processos de síntese de materiais atuais (FONSECA et
al, 2015; MENG et al., 2016). Em destaque na exploração de resíduos
ambientais podemos citar a energia solar e eólica, que são tecnologias bem
estabelecidas e desenvolvidas, cujas aplicações exigem sistemas de
armazenamento de energia eficientes, como baterias e supercapacitores
(SCROSATI, 2010).
Baterias de íons de lítio são atualmente a fonte de energia
dominante no mercado de eletrônicos portáteis (LOUU et al., 2008).
Normalmente são conectadas em série ou em paralelo para se adequar à
demanda de energia do usuário. Em uma bateria de íons de lítio comum,
os materiais ativos no cátodo e no ânodo são LiCoO2 e grafite,
respectivamente, isolados eletricamente por uma membrana de
polipropileno, imersos em uma solução do eletrólito LiPF6 em uma mistura
158
de solventes orgânicos como carbonato de etileno (EC) e dietil carbonato
(DEC) (DENG et al., 2011). Um outro tipo de bateria ainda em fase de
desenvolvimento é a bateria de íons de sódio, que são cotadas como uma
futura alternativa de baixo custo para as baterias de íons de lítio, que
atualmente dominam o mercado. Diversos materiais são estudados como
possíveis ânodo e cátodo, em geral formas amorfas de carbono e
compostos análogos a estruturas usadas como cátodos para baterias de
íons de lítio, como NaCoO2, devido à semelhança entre os dois metais
alcalinos. Outro tipo promissor de bateria, também em fase de
desenvolvimento, são as baterias de metal-ar que consistem em sistemas
eletroquímicos capazes de realizar a reação reversível 𝑂2 + 2𝐻2𝑂 + 4𝑒− ↔
4𝑂𝐻− no cátodo de ar. O processo de descarga é regido pela reação de
redução do oxigênio (ORR) que move o sistema para a direita e o processo
de carga pela reação de evolução do oxigênio (OER) que o move para a
esquerda. O principal problema encontrado na fabricação deste tipo de
dispositivo está em encontrar catalisadores que sejam eficientes para estas
duas reações; denominados catalisadores bifuncionais. Até o momento, os
melhores catalisadores encontrados para a ORR são os baseados em
platina e para a OER os baseados em óxido de rutênio ou irídio. Entretanto,
a baixa estabilidade cíclica e o alto custo destes materiais os tornam cada
vez menos atrativos (FU et al.. 2017).
Outro sistema eletroquímico de armazenamento em destaque são
os supercapacitores eletroquímicos, que constituem uma classe de
sistemas de armazenamento capazes de fornecer alta densidade de
energia em curtos períodos de tempo. Os supercapacitores são sistemas
eficientes para aplicações que requerem rápidos ciclos de carga e
descarga contínuos e, normalmente, requisitados também para aplicações
que demandam alta potência e, em geral, utilizados para reaproveitar a
energia que normalmente seria perdida na forma de calor dissipado
durante constantes ciclos de aceleração e desaceleração em veículos
automotivos. Diferentemente das baterias, sua carga se baseia nas reações
eletroquímicas que ocorrem na dupla camada elétrica formada entre o
eletrodo e o eletrólito (SCHERSON et al., 2016).
Assim sendo, este trabalho apresenta os resultados parciais de uma
pesquisa em andamento que utiliza formas sustentáveis de converter
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
resíduos descartados pela sociedade em materiais alternativos com alta
atividade catalítica e potencial para aplicações em baterias e
supercapacitores, buscando uma forma de solucionar os principais
problemas associados à fabricação e melhoria dos sistemas de
armazenamento de energia modernos, por meio da conversão de resíduos
ambientais em materiais nanoestruturados de modo a solucionar
problemas emergentes nas áreas de energia e na gestão de resíduos
industriais e domésticos (ZHUO et al., 2012).
2 METODOLOGIA
2.1 SÍNTESE DOS MATERIAIS
Nanoestruturas de um catalisador baseado em um espinélio de
níquel e cobalto foram preparadas através de um método de síntese
hidrotermal de etapa única, utilizando como doador de ânions um resíduo
orgânico: cabelo humano. Todos os reagentes mencionados possuíam grau
analítico e foram utilizados sem tratamento adicional.
Uma amostra de cabelo humano foi doada pelo autor (W.S.F), lavada
por 2 horas em isopropanol e água deionizada, com o intuito de remover
qualquer traço de produtos químicos. Em seguida, a amostra foi secada em
uma mufla aquecida a 70 °C, por 24 horas, e então 500mg foi pesada em
uma balança analítica e reservada para futuro uso.
Em uma síntese convencional, cloreto de cobalto hexahidratado
(CoCl2.6H2O), cloreto de níquel hexahidratado (NiCl2.6H2O) e uréia
(CH4N2O) foram completamente dissolvidos em uma solução contendo
água deionizada (Milipore Milli-Q) e etilenoglicol. Em seguida, resíduos de
cabelo humano foram adicionados à solução previamente preparada e
após 1 hora de agitação a mistura foi transferida para uma autoclave
forrada com Teflon®. O reator autoclave foi selado e mantido à 200°C por
24 horas e então resfriado até a temperatura ambiente. Após a reação
hidrotermal, o sólido foi separado através de filtração a vácuo e o produto
foi coletado.
160
2.2 TESTES ELETROQUÍMICOS
A atividade eletrocatalítica do catalisador foi avaliada com o auxílio
de um bipotenciostato modelo AFCBP1 da Pine Instrument Company,
utilizando a técnica de eletrodo de disco rotatório numa célula
eletroquímica convencional, contendo um eletrólito alcalino de KOH 0.1
mol L-1. As medidas eletroquímicas foram realizadas utilizando um eletrodo
de trabalho de carbono vítreo (CV) modificado com o catalisador
suportado sobre filme fino de Nafion®, uma placa de platina (Pt) como
eletrodo auxiliar e um eletrodo de referência do tipo Ag/AgCl.
Os supercapacitores foram avaliados em um potenciostato Autolab
PGSTAT 302N, por meio de medidas com as técnicas de voltametria cíclica
e cronopotenciometria, num intervalo de potenciais entre 0 V a 0,4 V ou
dentro da zona entre os potenciais de desprendimentos do hidrogênio e
do oxigênio dos materiais empregados na fabricação. Além disso, a
quantidade de carga foi estimada por meio de análise
cronopotenciométrica, sob uma densidade de corrente equivalente à
massa de material ativo depositada na superfície do eletrodo CV. Nestes
estudos, o tempo de descarga é equivalente à capacidade de
armazenamento de energia do supercapacitor, de acordo com a equação:
𝐶 =𝐼 ∗ 𝑡
𝑚 ∗ 𝑃
onde C corresponde à capacitância do material testado, “I” a corrente, “t”,
o tempo de descarga, “m” à massa do material ativo e “P”, potencial
aplicado.
2.3 CARACTERIZAÇÕES FÍSICAS
Com o intuito de analisar a morfologia e a estrutura cristalina do
material desenvolvido, técnicas de caracterização físicas foram aplicadas
ao catalisador. Investigações sobre a morfologia do material foram
realizadas utilizando um microscópio eletrônico de varredura Hitachi TM
3030 operado a 1.5 kV. As medidas por espectroscopia de raios-X por
dispersão em energia (EDX) foram realizadas num espectrômetro para
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
microanálise elementar IXRF Systems 500 Digital Processing. O material
foi analisado por meio de difração de raios-x utilizando um difratômetro
modelo Siemens D5005, operando com radiação Cu-Kα (λ = 0.15406 nm)
gerada a 40 kV e 40mA.
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
Uma comparação do espectro de difração de raios-X do catalisador
sintetizado (Figura 1) com cartões do JCPDS (Joint Committee on Powder
Difraction Standards) evidenciou a presença de uma fase cristalina com
picos característicos de espinélios de níquel e cobalto (indicados com um
X na Figura 1 estão os picos característicos do níquel), cujas presenças
podem ser atribuídas a pequenos desvios de fase cristalina causadas pela
presença de níquel no composto.
Figura 1. Difração de raios-X do catalisador sintetizado comparado padrões
da literatura
Fonte: elaboração própria
162
Os picos de maior intensidade são atribuídos à presença de
hidróxido-carbonato de níquel e cobalto, um material comumente
originado em reações hidrotermais com sais de níquel e cobalto na
presença de uréia (XIAO et al., 2018) e que possui baixa condutividade
elétrica; não sendo possível portanto atribuir efeito sobre a sua atividade
catalítica e apenas podendo servir como suporte para estruturas catalíticas
na sua superfície. Além disso, este material possui difratogramas similares
à de muitos espinélios de composição aniônica variada, sendo possível
detectar sua presença através da comparação com o difratograma do
hidróxido-carbonato de cobalto.
A outra fase cristalina identificada foi sulfeto de níquel e cobalto
(NiCo2S4), um ótimo condutor elétrico (XIA et al., 2015) ao qual é atribuído
propriedades catalíticas e supercapacitivas. A baixa intensidade dos picos
do NiCo2S4 pode ser explicada pelo método de síntese adotado, em que o
doador de ânions é uma matéria orgânica rica em enxofre. Além disso, o
baixo grau de sulfidação pode ser explicado pela troca de ânions entre o
precursor de hidróxido-carbonato de níquel e cobalto e o enxofre contido
na matéria orgânica, por meio de um processo conhecido como efeito
Kirkendall, em que os ânions CO32- e OH- na superfície da estrutura
cristalina do NiCo2(CO3)1.5(OH)3 são substituídos por S2-, originando
NiCo2S4, CO2 e H2O (CAI et al.. 2015).
Na Figura 2a, que representa os resultados da análise por
espectroscopia de raios-X por dispersão em energia (EDX), podemos
observar a predominância de compostos de níquel e de cobalto na
proporção 1:2, ou seja, um valor proporcional à estrutura cristalina dos
principais espinélios de níquel e de cobalto, compostos de fórmula geral
AB2X4, em que A e B representam metais e X um ânion compatível.
Entretanto, a proporção de enxofre sugere que o processo de sulfidação,
ocasionado pela decomposição das estruturas de queratina presentes no
cabelo humano, proporcionou uma conversão de aproximadamente
14,34% da superfície do precursor em uma estrutura de NiCo2S4, sendo
possível também determinar a composição estequiométrica aproximada
do hidróxido carbonato de níquel e cobalto como sendo
NiCo2(CO3)0.35Cl0.20(OH)1.10, o que confirma os resultados descritos
anteriormente. Tais informações ajudam a classificar o material obtido
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
como sendo uma estrutura cristalina de composição
NiCo2S4@NiCo2(CO3)0.35Cl0.20(OH)1.10 possivelmente do tipo “core-shell”
conforme reportado na literatura em estruturas cristalinas similares (LI et
al.; 2016).
A imagem obtida com microscopia eletrônica de varredura (MEV),
mostrada na Figura 2b, apresenta a morfologia das microestruturas do
catalisador obtido e indicam a formação de microestruturas de tamanho
relativamente uniforme do tipo “ouriço,” caracterizadas por nano agulhas
que se originam de microesferas com diâmetros de aproximadamente 1-3
µm, com diversas agulhas distribuídas radialmente a partir do centro da
esfera (LIU et al., 2018).
Figura 2. Análises do material obtido por a) EDX e por b) MEV
Fonte: elaboração própria
O material obtido, NiCo2S4@NiCo2(CO3)0.35Cl0.20(OH)1.10, foi
preliminarmente testado como catalisador de uma bateria metal-ar, em
que os potenciais de evolução e de redução do oxigênio são etapas
fundamentais para estabelecer os potenciais de operação da bateria. Para
isso, a atividade eletrocatalítica do catalisador obtido foi comparada com
a do catalisador comercial 20% de platina dispersa sobre o carbono Vulcan
XC-72 (Figura 3). Nesta figura, os potenciais da reação de redução de
oxigênio (ORR), situados no lado esquerdo, e da reação de evolução do
164
oxigênio (OER), situados no lado direito, podem ser claramente
identificados. Podemos observar que o desempenho eletroquímico do
catalisador se assemelha com o dos calcogenetos de níquel e de cobalto,
caracterizado por baixos potenciais de evolução e atividade satisfatória
para a redução de oxigênio (LIU et al., 2018). Além disso, pode-se também
observar um baixo intervalo de potencial evolução-redução, da ordem de
~67 mV, quando comparado com o do catalisador comercial de Pt/C, que
foi de ~85 mV, muito provavelmente devido ao fato do catalisador Pt/C ser
mais eficiente para reações de redução e apresentar instabilidade quando
submetido a potenciais de evolução (WANG et al., 2016). Os baixos
potenciais de evolução encontrados para o catalisador evidenciam ainda
potencialidades da aplicação dos eletrodos para a eletrólise da água em
sistemas geradores de hidrogênio (LIU et al., 2015).
O potencial do material NiCo2S4@NiCo2(CO3)0.35Cl0.20(OH)1.10
obtido para aplicações em supercapacitores foi avaliado em soluções KOH
6 mol L-1 com a técnica de voltametria cíclica e os resultados (Figuras 4 e
5) evidenciam as propriedades supercapacitivas do material, em que a área
das curvas corresponde à corrente capacitiva do material. Em resumo, os
resultados demonstram a viabilidade do uso do catalisador obtido como
eletrodo para um supercapacitor, pois o aumento da carga capacitiva pode
ser atribuído ao aumento de reações pseudo-capacitivas na superfície do
material (YAN et al., 2010).
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
Figura 3. Comparação do desempenho eletroquímico do catalisador obtido NiCo2S4@NiCo2(CO3)0.35Cl0.20(OH)1.10 com a do catalisador comercial Pt/C 20%
Fonte: elaboração própria
Figura 4. Testes eletroquímicos de um supercapacitor utilizando o material obtido NiCo2S4@NiCo2(CO3)0.35Cl0.20(OH)1.10.
Fonte: elaboração própria
166
Figura 5. Sobreposição das áreas capacitivas antes e após modificação do eletrodo com NiCo2S4@NiCo2(CO3)0.35Cl0.20(OH)1.10.
Fonte: elaboração própria
4 CONCLUSÃO
O potencial dos processos de conversão de resíduos sólidos
urbanos na presença de sais de níquel e de cobalto em materiais
nanoestruturados para aplicações em sistemas de armazenamento de
energia foi avaliado através da conversão de resíduos sólidos compostos
por cabelo humano em um catalisador baseado em sulfeto de níquel e de
cobalto, por meio de um método hidrotermal de etapa única. O catalisador
obtido foi caracterizado fisicamente com o auxílio das técnicas MEV, EDS
e DRX e identificado como um composto de morfologia do tipo “ouriço”,
composto por NiCo2S4 sobre um hidróxido-carbonato de níquel e cobalto,
ou seja, NiCo2S4@NiCo2(CO3)0.35Cl0.20(OH)1.10. Estudos eletroquímicos
demonstraram que o catalisador obtido apresenta excelente atividade
eletrocatalítica, sendo viável aplicações em baterias metal-ar, uma vez que
apresentou atividade bicatalítica e baixo potencial OER-ORR, em reações
de eletrólise e geração de hidrogênio, com baixo sobrepotencial de
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
evolução de oxigênio, e em supercapacitores, devido a alta corrente
capacitiva observada. Futuros estudos permitirão aprimorar a síntese do
catalisador obtido a partir de modificações superficiais para melhorar o seu
desempenho frente a cada uma das reações mencionadas e ampliar suas
aplicações para baterias de íons de lítio ou sódio,
AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem à Fundação de Amparo à Pesquisa e ao
Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Maranhão (FAPEMA) pelo
auxílio financeiro concedido para a execução deste trabalho (Processo
UNIVERSAL-00827/17). W.S.F. agradece ao Conselho Nacional de
Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) pela bolsa concedida.
REFERÊNCIAS
BAILEY, Adrian G. The charging of insulator surfaces. Journal of Electrostatics, v. 51, p. 82-90, 2001.
BOCCHI, Nerilso et al. Pilhas e baterias: funcionamento e impacto ambiental. Química Nova na Escola, [s. l.], v. 11, n. 3, 2000.
CAI, Daoping et al. Construction of desirable NiCo2S4 nanotube arrays on nickel foam substrate for pseudocapacitors with enhanced performance. Electrochimica Acta, v. 151, p. 35-41, 2015.
DE ANDRADE MARTINS, Roberto. Alessandro Volta e a invenção da pilha: dificuldades no estabelecimento da identidade entre o galvanismo e a eletricidade. Acta Scientiarum. Technology, v. 21, p. 823-835, 2008.
DENG, Da et al. Green energy storage materials: nanostructured TiO 2 and Sn-based anodes for lithium-ion batteries. Energy & Environmental Science, v. 2, n. 8, p. 818-837, 2009.
FONSECA, Weliton Silva et al. Trash to treasure: transforming waste polystyrene cups into negative electrode materials for sodium ion batteries. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, v. 3, n. 9, p. 2153-2159, 2015.
168
FU, Gengtao et al. Ni3Fe N Doped Carbon Sheets as a Bifunctional Electrocatalyst for Air Cathodes. Advanced Energy Materials, v. 7, n. 1, p. 1601172, 2017.
HO, Janet et al. Historical introduction to capacitor technology. IEEE Electrical Insulation Magazine, v. 26, n. 1, 2010.
LI, Rui et al. NiCo2S4@ Co (OH) 2 core-shell nanotube arrays in situ grown on Ni foam for high performances asymmetric supercapacitors. Journal of Power Sources, v. 312, p. 156-164, 2016.
LIU, Danni et al. NiCo 2 S 4 nanowires array as an efficient bifunctional electrocatalyst for full water splitting with superior activity. Nanoscale, v. 7, n. 37, p. 15122-15126, 2015.
LIU, Wenwen et al. Controllable Urchin Like NiCo2S4 Microsphere Synergized with Sulfur Doped Graphene as Bifunctional Catalyst for Superior Rechargeable Zn–Air Battery. Advanced Functional Materials, v. 28, n. 11, p. 1706675, 2018.
LOU, Xiong Wen et al. Self supported formation of needlelike Co3O4 nanotubes and their application as lithium ion battery electrodes. Advanced Materials, v. 20, n. 2, p. 258-262, 2008.
MENG, Xinghua et al. Trash to treasure: Waste eggshells used as reactor and template for synthesis of Co9S8 nanorod arrays on carbon fibers for energy storage. Chemistry of Materials, v. 28, n. 11, p. 3897-3904, 2016.
POL, Vilas Ganpat. Upcycling: converting waste plastics into paramagnetic, conducting, solid, pure carbon microspheres. Environmental science & technology, v. 44, n. 12, p. 4753-4759, 2010.
SCHERSON, Daniel A. et al. Batteries and electrochemical capacitors. Interface, v. 15, n. 1, p. 17-22, 2006.
SCROSATI, Bruno. History of lithium batteries. Journal of solid state electrochemistry, v. 15, n. 7-8, p. 1623-1630, 2011.
SCROSATI, Bruno et al. Lithium batteries: Status, prospects and future. Journal of Power Sources, v. 195, n. 9, p. 2419-2430, 2010.
SISTRUNK, Thomas O. John Frederic Daniell. Journal of Chemical Educcation, v. 29, n. 1, p. 26, 1952.
WANG, Mengran et al. Hydrangea-like NiCo2S4 hollow microspheres as an advanced bifunctional electrocatalyst for aqueous metal/air batteries. Catalysis Science & Technology, v. 6, n. 2, p. 434-437, 2016.
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
WINTER, Martin; BRODD, Ralph J. What are batteries, fuel cells, and supercapacitors? Chemical Reviews, v. 104, n. 10, p. 4245-4270, 2004.
YAN, Jun et al. Fast and reversible surface redox reaction of graphene–MnO2 composites as supercapacitor electrodes. Carbon, v. 48, n. 13, p. 3825-3833, 2010.
XIA, Chuan et al. Is NiCo2S4 really a semiconductor? Chemistry of Materials, v. 27, n. 19, p. 6482-6485, 2015.
XIAO, Yingbo et al. Hierarchical 1D nanofiber-2D nanosheet-shaped self-standing membranes for high-performance supercapacitors. Journal of Materials Chemistry , v. 6, n. 19, p. 9161-9171, 2018.
ZHUO, Chuanwei et al. Synthesis of carbon nanomaterials through up-cycling agricultural and municipal solid wastes. Industrial & Engineering Chemistry Research, v. 51, n. 7, p. 2922-2930, 2012.
ZHUO, Chuanwei et al. Upcycling waste plastics into carbon nanomaterials: A review. Journal of Applied Polymer Science, v. 131, n. 4, 2014.
170
CAPÍTULO 10
LABORATÓRIO DE COGNIÇÃO DE MÁQUINA, OTIMIZAÇÃO
E ROBÓTICA: PRINCIPAIS ACHADOS E CONTRIBUIÇÕES
Alexandre César Muniz de Oliveira
Doutor em Computação Aplicada pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais. É Professor associado do Departamento de Informática da Universidade Federal
do Maranhão.
RESUMO
O projeto “Laboratório de Cognição de Máquina, Otimização e Robótica” objetiva investigar e desenvolver técnicas de otimização heurísticas aplicáveis a problemas encontrados na área de transporte aquaviário e ferroviário, bem como de robótica móvel, incorporando conceitos tais como otimização em tempo real robusta, multinível, multiobjetivo e detecção de subespaços promissores. O desenvolvimento de aplicações para problemas relacionados a terminais portuários, malhas ferroviárias e robótica móvel formam um conjunto de subprodutos necessários à implementação desses conceitos e têm grande potencial de interesse para setores produtivos brasileiros. Neste capítulo, são resumidas contribuições nos três pilares temáticos do projeto: Cognição de Máquina, que se destina à investigação de conceitos na área de Aprendizado de Máquina; Otimização Combinatória, no qual são desenvolvidas aplicações de interesse de grandes empresas maranhenses; e Robótica Móvel, destinada ao desenvolvimento de artefatos capazes de dar comportamento inteligente a equipamentos mecatrônicos.
Palavras-chave: Aprendizado de Máquina. Otimização. Robótica.
1 INTRODUÇÃO
O projeto “Laboratório de Cognição de Máquina, Otimização e
Robótica" (LACMOR) objetiva investigar e desenvolver técnicas de
otimização heurísticas aplicáveis a problemas encontrados na área de
transportes aquaviário e ferroviário, bem como de robótica móvel,
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
incorporando conceitos tais como otimização em tempo real robusta,
multinível, multiobjetivo e detecção de subespaços promissores.
O desenvolvimento de aplicações para problemas relacionados a
terminais portuários e malhas ferroviárias formam um conjunto de
subprodutos necessários à implementação e validação desses conceitos
em subáreas de grande interesse para setores produtivos brasileiros. O
planejamento de operações portuárias considera essencialmente questões
relativas à alocação racional de recursos de forma a favorecer a eficiência
do terminal. As operações realizadas no cais contemplam diferentes
problemas, com destaque para alocação de berços, planejamento de
circulação de trens e carga e descarga de navios.
Com relação à Robótica Móvel, a pesquisa inclui desenvolvimento
de meta-heurísticas capazes de encontrar posicionamentos de robôs em
tempo real, permitindo ainda incorporar novos critérios à função objetivo
de forma a lidar, eficientemente, com novos e contraditórios objetivos,
bem como integrar múltiplos robôs cooperativos, compartilhando
informações.
Por possibilitar o desenho de meta-heurísticas híbridas e
competitivas, o framework Clustering Search (FONSECA; OLIVEIRA, 2017)
tem sido usado como ferramenta para validar aplicações em otimização
combinatória. Este framework permite integrar otimizadores locais a meta-
heurísticas a partir do conceito de detecção de regiões promissoras do
espaço de busca onde se agrupam soluções candidatas durante o processo
de convergência.
O projeto LACMOR tem possibilitado, dentre outros, aproximação
com pesquisadores de grandes universidades brasileiras e estrangeiras,
tais como UNIFESP, UFRJ, UFF e UFRGS; Ruhr-Universität Bochum, na
Alemanha; e Universidade de Kent, no Reino Unido.
Neste capítulo, são resumidas as principais contribuições no
tocante a três grandes temas previstos no âmbito do projeto LACMOR:
Cognição de Máquina, que se destina à investigação de conceitos na área
de Aprendizado de Máquina, tais como meta-aprendizagem,
hiperheurísticas e mineração de dados; Otimização Combinatória, que
172
engloba aplicações envolvendo modelagem matemática e algoritmos
metaheurísticos, de interesse de grandes empresas do parque industrial
maranhense; e Robótica Móvel, destinada ao desenvolvimento de artefatos
capazes de dar comportamento inteligente a equipamentos mecatrônicos
a partir de modelos bio-inspirados.
2 APRENDIZAGEM E META-APRENDIZAGEM DE MÁQUINA
Como nenhum algoritmo é o melhor para todos os problemas de
otimização combinatória, tem sido de grande interesse desenvolver
sistemas de recomendação capazes de escolher o melhor algoritmo para
resolver um problema em particular. Nesse sentido, características de
instâncias de problemas podem ser extraídas e passadas a um algoritmo
de aprendizado de máquina para que este faça associações entre as
características específicas e as meta-heurísticas que melhor resolvem cada
instância. Tais associações ocorrendo sobre o espaço de características
formam o modelo de dados, induzido para prever qual meta-heurística tem
maiores chances de resolver uma dada instância de problema.
O processo de aprender a aprender ou aprender a resolver um
problema é chamado de meta-aprendizagem e não ocorre no nível do
problema de otimização em si (no qual as meta-heurísticas operam), mas
em um nível mais alto (meta-nível). Para tanto, duas escolhas de projeto
devem ser feitas: 1) como representar instâncias do problema de
otimização, formando meta-instâncias de classificação, geradas a partir de
meta-características; e 2) como selecionar o melhor método
metaheurístico usando um meta-modelo a partir de experiências passadas.
A equipe do projeto LACMOR e colaboradores têm empregado
esforços para o desenvolvimento de um arcabouço de meta-aprendizagem
capaz de recomendar meta-heurísticas para resolver problemas de
otimização. O problema Máxima de Satisfabilidade (MaxSAT) foi escolhido
inicialmente para validar essa abordagem que pode também ser estendida
a outros problemas de otimização desde que representados de forma
similar.
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
O problema de Satisfabilidade (SAT) está relacionado à tarefa de
decidir se existe uma atribuição para as variáveis de uma expressão
booleana de forma a atender a todas as cláusulas. O problema do MaxSAT
é uma generalização NP-Difícil do SAT que procura descobrir qual
configuração de variável satisfaz o máximo de cláusulas possível. O
MaxSAT é computacionalmente intratável pois o tempo necessário para
enumeração de todas as possíveis soluções cresce exponencialmente com
o crescimento do número de variáveis.
Para o desenvolvimento da abordagem de recomendação de meta-
heurísticas de otimização para instâncias do problema MaxSAT, é
necessário definir os seguintes conjuntos: Meta-características, Meta-
classes e Meta-classificador. Lembrando ao leitor que o termo “meta”
prefixa os conceitos de característica (feature), classe (class) e
classificador (classifier) devido aos mesmos estarem relacionados ao
problema de classificação que resolve o meta-problema, ou seja decide o
qual o melhor algoritmo de otimização; este sim diretamente relacionado
ao problema a ser resolvido, no caso o MaxSAT.
2.1 DEFINIÇÃO DAS META-CARACTERÍSTICAS
Existem três principais representações baseadas em grafos não-
direcionados e não-ponderados para problemas MaxSAT (NUDELMAN et
al.; 2004): 1) Grafo de Variáveis (VG), no qual nós representamos variáveis
e arestas que ligam variáveis que ocorrem na mesma cláusula pelo menos
uma vez; 2) Grafo de Cláusulas (CG), em que nós representam cláusulas e
arestas que vinculam cláusulas compartilhando pelo menos uma variável;
3) Grafo de Variável-Cláusula (VCG), um grafo bipartido onde, no primeiro
subconjunto, cada nó é uma variável e está ligado a nós do segundo
subconjunto que representam cláusulas.
Com base nesses três grafos, propuseram-se novas representações
que codificam mais informações sobre a estrutura do problema através da
ponderação de arestas. As novas representações são chamadas de WVG e
WCG (W para ponderada) (MIRANDA et al., 2018). No WVG, pesos
significam o número de cláusulas que as variáveis compartilham, sendo
174
uma forma de sinalizar a força da relação existente entre elas.
Similarmente, na WCG, pesos significam o número de variáveis que um par
de cláusulas compartilha. Na Figura 1, apresentam-se exemplos para
grafos WVG e WCG, respetivamente, ambos derivados da expressão
booleana:
(x1 ∨¬x2 ∨ x3) ∧ (¬x2 ∨ x4) ∧ (¬x1 ∨ ¬x2) (1)
que possui 4 variáveis e 3 cláusulas na forma normal conjuntiva (variáveis
conectadas por disjunção e cláusulas conectadas por conjunção).
Figura 1. Representações para MaxSAT: grafos a) WVG e b) WCG
Fonte: Miranda et al. (2018)
A partir dos grafos WVG e WCG fora extraídas 6 características
numéricas extras para compor juntamente com outras 15 características, já
extraídas das versões não ponderadas desses grafos, um total de 21 meta-
características, como por exemplo: número de nós, número de arestas,
densidade, rank, somatório de pesos por nó (MIRANDA et al., 2018).
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
2.2 DEFINIÇÃO DAS META-CLASSES
Meta-classes formam o conjunto de possíveis recomendações para
solucionar o problema em questão. Neste caso, cada elemento consiste em
um algoritmo de otimização metaheurístico com potencial para resolver
instâncias MaxSAT baseando-se na experiência previamente adquirida
para o problema. Além de definição dos algoritmos de otimização, existe
um segundo fator a compor a meta-classe: os parâmetros de desempenho
de cada algoritmo. Assim, a meta-classe consiste de uma associação entre
algoritmo e os respectivos valores de parâmetros que levam esse
algoritmo a alcançar bom desempenho para uma dada instância.
Determinar quais valores de parâmetros devem ser usados para cada
instâncias não é tarefa trivial. Pode-se usar o conhecimento disponível na
literatura acerca do problema em questão ou pode-se construir esse
conhecimento através de ferramentas específicas conhecidas como
sintonizadores.
Em uma primeira proposição, foram definidos perfis de
comportamento para cada meta-heurísticaatravés de variações de
parâmetros disponíveis na literatura. Após cada algoritmo/parâmetros foi
testado sobre as instâncias de treinamento e cada respectivo desempenho
foi anotado, sendo atribuído a cada instância o respectivo meta-rótulo
referente à meta-classe vencedora.
2.3 ESCOLHA DO CLASSIFICADOR
De modo geral, a tarefa de classificação é definida como o
aprendizado de um mapeamento entre as instâncias e os rótulos de classe
por meio de um algoritmo de classificação, buscando maximizar alguma
medida do desempenho preditivo sobre instâncias de um conjunto de
treinamento. O desempenho preditivo do mapeamento é estimado pela
correta classificação de instâncias de um conjunto de teste, ausentes do
conjunto de treinamento.
No contexto de meta-aprendizado, a tarefa de classificação pode
ser definida como a construção de um meta-modelo (mapeamento)
usando o conjunto de meta-instâncias (instâncias de classificação) para
176
prever qual meta-classe (metaheurística/parâmetro) deve ser aplicada a
uma dada instância do problema MaxSAT.
Na Tabela 1, observa-se o desempenho de quatro classificadores:
(Decision Trees (DT), k-Nearest Neighbours (k-NN), Support Vector
Machine (SVM), e MultiLayer Perceptron (MLP) empregados para
classificar as meta-instâncias que representam 555 instâncias MaxSAT
comumente usadas em competições de algoritmos. Cada coluna de
resultados diz respeito a um conjunto diferente de meta-características,
sendo Bespoke aquelas encontradas na literatura não derivadas de grafos
e que são específicas para MaxSAT; as três colunas seguintes são extraídas
de grafos não ponderados, igualmente encontradas na literatura; as duas
últimas colunas, WVGMF e WCGMF, são proposições novas, ambas
derivadas de grafos ponderados. Os resultados em negrito são
estatisticamente diferentes dos demais, na mesma linha da tabela.
Tabela 1. Porcentagem de meta-instâncias classificadas corretamente
(acurácia)
Fonte: Miranda et al. (2018)
Como pode ser observado, o melhor resultado obtido para todos
os classificadores e conjunto de dados foi obtido com Árvore de Decisão
(DT) e conjunto Bespoke, alcançando 87,69% de acurácia. Todavia, não
existe um conjunto de meta-características claramente superior para todos
os classificadores. Analisando o impacto da ponderação do grafo, pode-se
concluir que adicionar pesos ao conjunto de dados VGMF melhorou
significativamente o desempenho preditivo ao usar o classificador SVM e
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
adicionar pesos à representação CGMF melhorou significativamente o
desempenho preditivo ao usar o classificador MLP (MIRANDA et al., 2018).
2.4 SINTONIZAÇÃO DE META-HEURÍSTICAS
Conforme mencionado anteriormente, uma alternativa ao uso da
literatura para determinar os parâmetros de desempenho de cada meta-
heurística consiste em determiná-los através de algoritmos estimadores
conhecidos como sintonizadores. Muitos métodos de sintonia são
baseados em conceitos de análise de sensibilidade, combinados com
heurísticas que tendem a reduzir o espaço de busca, eliminando
configurações de parâmetros menos promissoras.
Algoritmos de corrida (Racing Algorithms) são métodos de ajuste
em que a evolução do desempenho de uma configuração candidata pode
ser executada de forma incremental em uma competição entre
configurações candidatas na qual aquela que conseguir melhor
desempenho, sobre parte do (ou todo) conjunto de treinamento, acaba
sendo recomendada globalmente para as instâncias desse conjunto
(FONSECA; OLIVEIRA, 2017).
Sintonia de parâmetros, no entanto, é uma tarefa que requer
experimentos demorados, especialmente quando envolvem grandes
instâncias de problemas. Além disso, a maioria dos métodos de sintonia
existentes não é projetada para generalizar o ajuste de parâmetros, de
modo que o treinamento em todo o conjunto de instâncias é necessário
para obter parâmetros robustos (ADENSO-DIAZ; LAGUNA, 2006).
Durante a vigência do projeto LACMOR, têm sido investigados
métodos de sintonia de meta-heurísticas como forma de dar apoio à tarefa
de meta-aprendizagem no tocante à definição de meta-classes mais
robustas. Como resultado, foi proposto o método de ajuste denominado
Cross-Validated Racing (CVR ou Método de Corrida Cross-Validada).
O CVR é uma técnica de ajuste que emprega validação cruzada para
avaliar o desempenho de diferentes configurações de parâmetros de meta-
heurísticas, considerando diferentes conjuntos de instâncias do problema
178
em questão, em uma perspectiva de generalização baseada em
Aprendizagem de Máquina (FONSECA; OLIVEIRA, 2017). Para tanto,
separa-se uma certa porcentagem de instâncias de problemas para a etapa
de treinamento, organizadas em k-folds mutuamente excludentes.
O treinamento consiste em realizar k sintonias baseadas em
algoritmo de corrida, deixando um grupo de instâncias de fora (leave one
out) para avaliação de desempenho dos parâmetros obtidos na k-ésima
sintonia. Através da análise estatística, as configurações mais prováveis de
serem as melhores permanecem na corrida até que a melhor ou melhor
família seja encontrada. Os parâmetros devem permitir um bom
desempenho da meta-heurísticaalvo mesmo quando aplicada às instâncias
que estavam fora da etapa de treinamento.
Na Figura 2, pode ser observado o esquema de funcionamento do
CVR. A partir do banco de instâncias, são montados k grupos (folds) com
o mesmo número de instâncias, mutuamente excludentes. O método de
corrida que tem sido usado para ajustar parâmetros para cada grupo é o
pacote Irace (LOPZE-IBÃNEZ, 2016). As configurações candidatas
escolhidas para cada grupo são então analisadas usando o método não
paramétrico Kruskal-Wallis para a definição daquela com maior poder de
generalização.
Dessa forma, a hipótese que tem sido defendida é que o CVR,
apesar de executar k sintonias baseadas em corrida (k vezes mais lento do
que usar algoritmo de corrida isoladamente), pode levar a uma melhor
generalização de aprendizagem, ou seja, produzir bons resultados mesmo
para instâncias deixadas de fora do treinamento. Assim, por não requerer
o treinamento em todas as instâncias, o CVR vai acabar sendo mais rápido
e eficaz que métodos concorrentes que necessite ser aplicados a todas as
instâncias do problema em questão.
Considerando que o CVR usa um sintonizador por corrida
embutido, o pacote Irace, o desempenho desses dois métodos foi avaliado
em um experimento específico para medir a capacidade de generalização
para instâncias não usadas em treinamento. A meta-heurísticaalvo
escolhida foi o Biased Random Key Evolutionary Clustering Search
(BRKeCS) (FONSECA; OLIVEIRA, 2016), um tipo de algoritmo evolutivo
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
híbrido que utiliza detecção de regiões promissoras por meio de
agrupamento de soluções candidatas em um espaço de busca codificado
por chaves viciadas e aleatórias.
Figura 2. Esquema de funcionamento do CVR
Fonte: Fonseca e Oliveira (2016)
180
O problema alvo foi o Permutation Flow Shop Problem (PFSP), um
tipo problema escalonador de fluxo de tarefas em máquinas
processadoras. Apenas uma porcentagem das instâncias PFSP foi usada
no processo de sintonia de parâmetros, sendo que as maiores (instâncias
de 500 tarefas) ficaram fora do treinamento para serem usadas na fase de
teste. A Figura 3 mostra o comportamento do erro residual do BRKeCS
para 46%, 42%, 25% e 8% do banco de instâncias de treinamento, quando
ajustado por CVR e Irace. Como se pode observar, os parâmetros
encontrados pelo CVR levam o BRKeCS a um desempenho mais robusto
sobre as instâncias mais difíceis, que foram deixadas de fora do
treinamento, devido a maior capacidade de generalização. O desempenho
do BRKeCS treinado pelo CVR em apenas 8% do conjunto de dados é
comparável ao seu desempenho quando treinado pelo Irace usando quase
metade do conjunto de dados (46% das instâncias). Apesar da aparente
superioridade do CVR neste experimento, convém observar que o Irace
não foi projetado para generalizar e precisa ser treinado no mesmo
conjunto de instâncias de teste. Como as instâncias de 500 tarefas não
participaram do treinamento, Irace não sabe nada sobre elas.
Figura 3. Comportamento do CRV e Irace com a diminuição gradual de instâncias
Fonte: Fonseca e Oliveira (201
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
3 CIRCULAÇÃO DE TRENS OTIMIZADA
As ferrovias de carga são os principais meios de transporte de
material a granel, como minério de ferro e bauxita, cujo destino geralmente
são terminais portuários pertencentes a grandes companhias mineradoras
e beneficiadoras. A opção de menor custo para aumento da capacidade de
infraestrutura ferroviária é investir na melhoria do processo de
programação de trens. No entanto, em algumas situações é extremamente
complexo resolver problemas de otimização relacionados, uma vez que a
maioria deles é computacionalmente intratável (NP-Difícil).
Por meio do Projeto LACMOR, tem sido investigado o Problema de
Circulação de Trens (Train Timetabling Problem – TTP) em ferrovias de
tráfego misto, com trens de carga e de passageiros compartilhando
recursos com prioridades diferentes. Para tanto, foi proposto um novo
modelo matemático estendido de trabalhos anteriores (PINHEIRO;
MIRANDA; OLIVEIRA, 2016), contendo suporte adicional para inércia de
trens, num contexto multi trilhos paralelos, o que permite ultrapassagem,
mas sem risco de deadlock. Para conseguir um melhor scheduling de trens,
foi proposto um algoritmo evolutivo híbrido baseado em Evolutionary
Clustering Search (ECS) (PINHEIRO; MIRANDA; OLIVEIRA, 2016).
A Figura 4 ilustra cenários de tomada de decisão envolvendo dois
e três trens que compartilham recursos. Na Figura 4a, a decisão tomada
define a saída do trem t2 antes de t1, ambos trafegando no mesmo sentido,
diferentemente da Figura 4b que ilustra uma situação em que os trens
viajam em sentidos opostos. A complexidade do problema reside no fato
em que cada decisão, em cenários envolvendo dezenas de trens, tem efeito
nas decisões subsequentes e pode levar a situações de baixa eficiência e
até mesmo de acidentes. Na Figura 4c, o trem t somente pode deixar a
locação de parada 4 após surgir vaga na locação 5.
182
Figura 4. Tomada de decisão envolvendo dois e três trens
Fonte: Pinheiro, Miranda e Oliveira (2016)
3.1 FRAMEWORK CLUSTERING SEARCH
Uma meta-heurísticahíbrida baseada em Busca Guiada por
Agrupamentos (Clustering Search -CS) foi proposta para fazer frente às
instâncias realistas construídas com base em cenários operacionais de uma
importante empresa de mineração brasileira. CS é uma estrutura genérica
que combina meta-heurísticas e algoritmo de agrupamento para detectar
regiões promissoras do espaço de busca de forma a possibilitar a
exploração dessas regiões por procedimentos de busca local específicos
para problema. No caso da Busca Evolutiva Guiada por Agrupamentos (do
acrônimo em inglês Evolutionary Clustering Search – ECS) aplicada ao TTP,
um algoritmo genético é combinado com uma busca local gulosa para
encontrar soluções candidatas de qualidade (PINHEIRO; MIRANDA;
OLIVEIRA, 2016).
Os resultados obtidos pelo ECS foram analisados por meio do teste
t bicaudal, assumindo diferentes variâncias (teste t de Student). As médias
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
das melhores soluções e tempos de execução, em minutos, podem ser
vistos na Tabela 2. O ECS provou ser a meta-heurísticamais eficaz quando
comparada a outras abordagens que foram equipadas com as mesmas
heurísticas de baixo nível, mas diferentes meta-estratégias (evolutiva,
híbrida, busca local). Em negrito estão marcados os casos de resultado
com diferença estatisticamente significativa. Pode-se observar que o
melhor valor de função objetivo alcançado pelo ECS é estatisticamente
superior em 7 das 10 instâncias ferroviárias testadas. Da mesma forma,
pode ser visto que a abordagem ECS consome mais tempo de execução
do que outros algoritmos, embora seja permitido exatamente o mesmo
número de chamadas de funções objetivos para todos os algoritmos
competidores. Isso se deve ao overhead causado pelo algoritmo de
agrupamento.
Tabela 2. Resultados obtidos pelo ECS para 10 instâncias de grande porte
do TTP.
Fonte: Pinheiro, Miranda e Oliveira (2016)
4 ROBÓTICA BIO-INSPIRADA
Exploração robótica pode ser definida como o ato de mover um
robô em um ambiente desconhecido durante a construção de um mapa
184
útil para tarefas de navegação subsequentes. Uma boa estratégia de
exploração autônoma gera um mapa completo ou parcial de maneira
eficiente, com mínima ou nenhuma intervenção humana. O problema de
exploração está relacionado ao problema de Mapeamento e Localização
Simultâneos (conhecido por seu acrônimo em inglês, SLAM), que é
caracterizado por um robô móvel, colocado em um local desconhecido,
executando um algoritmo capaz de construir incrementalmente, a partir de
informações fornecidas por sensores de distância ou visuais, um mapa
consistente do ambiente, determinando simultaneamente a localização do
robô nesse mesmo mapa.
Abordagens bio-inspiradas têm sido usadas para fornecer novos
insights para resolver problemas gerais, incluindo localização e
mapeamento, bem como exploração autônoma. Uma estratégia bio-
inspirada conhecida como RatSLAM é baseada no sistema de navegação
presente no hipocampo do cérebro de roedores e pode ser usada em
ambientes internos e externos (MILFORD; WYETH; PRASSER, 2004). No
método SLAM baseado em características tradicionais, é necessário extrair
recursos do ambiente, o que limita o método a um ambiente onde haja
recursos suficientes. Além disso, torna-se difícil resolver problemas como
a associação de dados para determinar locais já visitados. O RatSLAM
executa o SLAM baseado em aparência, que é eficaz para problemas de
fechamento de ciclos (MILFORD, WYETH, 2008).
A partir do mapeamento do ambiente, a exploração autônoma
pode ser realizada usando métodos tradicionais baseados em campos
potenciais que têm a característica de apresentarem mínimos locais e, com
isso, podem aprisionar um robô que siga avidamente o gradiente
descendente do campo potencial. As funções multimodais possuem
similarmente várias inflexões em sua paisagem, o que aumenta a
dificuldade para algoritmos baseados em gradiente ou qualquer outro com
comportamento de otimizador local. Para este tipo de função,
otimizadores globais, baseados em meta-heurísticas, têm mostrado um
desempenho notável, em especial os bio-inspirados (MENEZES et al.,
2018).
A abordagem multi-robótica tem potencial para ser mais eficiente
em relação ao tempo total gasto, uma vez que a tarefa pode ser
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
paralelizada e finalizada em um tempo inversamente proporcional ao
número de robôs usados, com possível redução de custos. Isso pode ser
visto, por exemplo, em aplicações de tempo crítico, como missões de
busca e resgate pós-desastre, bem como robôs explorando e desarmando
minas terrestres cooperativamente (MENEZES et al., 2018). Abordagens
bio-inspiradas também têm sido aplicadas num contexto multi-robótico,
especialmente em atividades que podem ser hostis ou maçantes, perigosas
e sujas para intervenções humanas.
O projeto LACMOR tem destinado esforços no desenvolvimento de
estratégias de exploração autônoma baseada em meta-heurísticade
otimização. Em um primeiro momento, modelou-se o ambiente na
exploração através de uma função objetivo multimodal na qual os pontos
mínimos de energia são potencialmente os melhores alvos para o robô. Um
algoritmo bio-inspirado, baseado em no comportamento de vagalumes, o
Firefly Algorithm (FA), foi proposto para guiar a exploração autônoma,
selecionando alvos sobre a paisagem contínua modelada pela função
objetivo (SANTOS et al., 2018).
Ainda no âmbito do LACMOR, foi proposta uma abordagem
cooperativa para mapeamento indoor usando RatSLAM, a partir do
compartilhamento de informações de vídeo entre dois robôs, colocados no
mesmo local inicial e fechando um ciclo após percursos diferentes, com
sobreposição parcial. Cada robô registra um vídeo de seu caminho
específico e gera - usando RatSLAM - um mapa parcial do ambiente. Os
vídeos são compartilhados entre os robôs para produzir um mapa
completo.
4.1 RATSLAM
RatSLAM é um sistema de mapeamento e navegação baseado no
processo neural subjacente à navegação no hipocampo de roedores e no
córtex entorrinal. Na arquitetura RatSLAM, estão definidos três módulos
principais: pose cells (células de pose), local view cells (células de visão
local) e experience map (mapa de experiência). Além disso, há o Sistema
186
de Visão de Robô e um módulo de Auto Motion Cues (sugestões de
movimento automático) (MILFORD; WYETH; PRASSER, 2004).
O módulo Sistema de Visão do Robô adquire as imagens e as envia
para que o Auto Motion Cues calcule a velocidade translacional e angular
do robô. A rede de células de pose é tridimensional formada por atratores
ligados por conexões excitatórias e inibitórias. Nessa rede, cada célula
representa a posição x,y e o ângulo do robô em relação ao chão (para
robôs terrestres). As células de visão local são ativadas e injetam atividade
na rede de células de pose, criando novas células de visão local ou
excitando a conexão quando a cena é vista novamente pelo robô. O mapa
de experiência é um gráfico estruturado representando o mapa topológico
do ambiente.
Na Figura 5, são mostradas as associações entre células de visão
local (círculos azuis), rede de células de pose (quadrados) e mapa de
experiência. As células de visão local ativam um grupo de células da rede
de poses. O centróide do grupo é a estimativa mais próxima da pose do
robô no ambiente.
Figura 5. Associações entre células de visão local, pose e mapa de
experiência.
Fonte: Milford, Wyeth e Prasser (2004)
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
A Figura 6 demostra exemplos de mapa topológico obtido a partir
do percurso realizado pelo robô num ambiente retangular fechado e com
obstáculos estáticos. Os pontos cheio e vazio são, respectivamente,
partida e chegada do robô. Quanto mais retangular é a figura geométrica,
mais informações foram usadas para formar as redes de pose e de visão.
Uma alternativa à necessidade de realizar várias voltas no ambiente é o
compartilhamento de vídeos, com ganhos em termos de custo e tempo
para mapeamento.
Figura 6. Exemplos de mapas topológicos obtido a partir do percurso
realizado pelo robô.
Fonte: Menezes et al. (2018)
4.2 FIREFLY ALGORITHM
O Algoritmo Firefly (FA) faz uma analogia entre a luz emitida pelos
vagalumes e a qualidade da solução candidata que ela representa no
espaço de busca. Em essência, FA usa as seguintes regras (YANG; HE,
2013): a) o brilho de um vagalume é determinado pela avaliação da função
188
objetivo; b) os vagalumes são atraídos por outros vaga-lumes
proporcionalmente ao brilho e isso diminui à medida que a distância entre
eles aumenta; d) se não houver diferença de brilho entre dois vaga-lumes,
o movimento ocorre de forma aleatória, caso contrário, o mais claro atrai
o outro. Esse comportamento tende a levar a uma subdivisão dinâmica de
toda a população em subgrupos, sendo que cada grupo pode enxamear
em torno de cada modo ou ótimo local da função.
Para exploração autônoma usando FA, foi modelada uma função
objetivo, ponderando componentes que representam possíveis reações do
robô às informações coletadas pelos sensores. Portanto, os componentes
funcionais representam comportamentos capazes de orientar a
exploração, a saber: a) Ir para a fronteira: as células da fronteira atraem o
robô; b) Evitar obstáculos: as células ocupadas com obstáculos devem
repelir o robô; c) Evitar as posições visitadas: as células do mapa já
visitadas devem repelir o robô.
A função utilidade, tipicamente usada para avaliar ambientes a
serem explorados, é transformada em uma função objetivo contínua que
modela o ambiente observado pelo robô, atribuindo valores, a cada célula
p da grade de ocupação, considerando o ganho de informação, Cf(p), o
risco de colisão, Co(p), e risco de retornar às áreas já exploradas, Cv(p),
conforme a Equação 2, a seguir, nomeada Função de Perda Proporcional
(PLF).
(2)
Observa-se que a distância penaliza os pontos p mais
distantes do robô r e reforça o conceito de localidade que permite
organizar melhor a exploração, reduzindo o ganho de grandes
aglomerados de pontos de fronteira distantes para incentivar uma
exploração com menos revisitações. A combinação FA + PLF demonstrou
ser eficiente, levando um robô simulado em ambiente ROS (Sistema
Operacional Robótico) a completar o mapeamento dos ambientes
testados com percurso e tempo de exploração reduzidos. A Figura 7b
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
mostra a superfície de desempenho 2D, gerada pela PLF para o ambiente
descrito na grade de ocupação (occupancy grid), mostrada na Figura 7a,
tendo o robô sido posicionado sobre o local representado pelo ponto azul.
Figura 7. Função de Perda Proporcional a partir da grade de ocupação que representa o ambiente a ser explorado pelo robô (ponto azul)
Fonte: Santos et al. (2018)
As Figuras 8a e 8b, por sua vez, mostram exemplos de trajetórias
geradas durante a exploração. A Figura 8c mostra a convolução das 30
trajetórias geradas no mesmo ambiente, todas bem-sucedidas em termos
de mapeamento completo do ambiente pelo robô simulado, gastando em
média 300 segundos.
Figura 8. Convolução das 30 trajetórias bem-sucedidas
Fonte: Santos et al. (2018)
190
REFERÊNCIAS
NUDELMAN, E; LEYTON-BROWN, K.; HOOS, H. H.; DEVKAR, A.; SHOHAM, Y. Understanding random SAT: Beyond the clauses-to-variables ratio. In: WALLACE, Mark (ed.). Principles and Practice of Constraint Programming–CP 2004. Berlin: Springer, 2004. p. 438–452.
MIRANDA, E.S; FABRIS, F.; NASCIMENTO, C.G.M.; FREITAS, A.A.; OLIVEIRA, A.C.M. Meta-learning for recommending metaheuristics for the MaxSAT problem. 7th Brazilian Conference on Intelligent Systems (BRACIS), out. 2018. No prelo.
FONSECA, T. H. L.; OLIVEIRA, A. C. M. Tuning of clustering search based metaheuristic by cross-validated racing approach. In: ROJAS, I.; JOYA, G.; CATALA, A. (eds.). Advances in Computational Intelligence. Cham: Springer International, 2017. p. 62--72.
LOPEZ-IBÃNEZ, M.; DUBOIS-LACOSTE, J.; CACERES, L. Perez; STUTZLE, T.; BIRATTARI, M. The Irace package: Iterated racing for automatic algorithm configuration. Operations Research Perspectives, s. l., v.3, p. 43—58, 2016.
ADENSO-DIAZ, B.; LAGUNA, M. Fine-tuning of algorithms using fractional experimental designs and local search. Operations research, s. l., v 54, n. 1, p 99-114, 2006.
PINHEIRO, Eggo; MIRANDA, Enrico; OLIVEIRA, A. C. M. On the train timetabling problem and heuristics. In: SIMPÓSIO BRASILEIRO DE PESQUISA OPERACIONAL, 2016, Vitória. Anais do XLVIII SBPO Simpósio Brasileiro de Pesquisa Operacional. Rio de Janeiro: Sociedade Brasileira Pesquisa Operacional, 2016.
MILFORD, M. J.; WYETH, G. F.; PRASSER, D. Ratslam: a hippocampal model for simultaneous localization and mapping. In: IEEE International Conference on Robotics and Automation, 2004. Proceedings, vol. 1. IEEE, 2004, p. 403–408.
MILFORD, M. J.; WYETH, G. F. Mapping a suburb with a single camera using a biologically inspired slam system. IEEE Transactions on Robotics, s. l., vol. 24, no. 5, p. 1038–1053, out. 2008.
MENEZES, Matheus Chaves; FREITAS, Edison Pignaton; CHENG, Sem; OLIVEIRA, Alexandre César Muniz; RIBEIRO, Paulo Rogério de Almeida. A Neuro-Inspired Approach to Solve a Simultaneous Location and Mapping Task using Shared Information in Multiple Robots Systems. 15 th
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
International Conference on Control, Automation, Robotics and Vision (ICARCV 2018), Singapore, 18 a 21 de nov. de 2018. No prelo.
SANTOS, Raphael Gomes; FREITAS, Edison Pignaton; CHENG, Sem; RIBEIRO, Paulo Rogério de Almeida; OLIVEIRA, Alexandre César Muniz. Autonomous Exploration Guided by Optimisation Metaheuristic 15 th International Conference on Control, Automation, Robotics and Vision (ICARCV 2018), Singapore, 18 a 21 de nov. de 2018. No prelo.
YANG, Xin She; HE, Xingshi. Firefly algorithm: recent advances and applications. International Journal of Swarm Intelligence, [s.l.], v. 1, n. 1, p.36-50, 2013.
192
CAPÍTULO 11
JOGOS, GAMIFICAÇÃO, ACESSIBILIDADE E AUTORIA
INTELIGENTE: UM RELATO SOBRE PESQUISAS DO
LABORATÓRIO JOGA-AI
Eveline Sá 1 Karla Fook 2
Jeane Ferreira 3
Mauro Silva 4
Thiago Reis da Silva 5 José Nunes Oliveira 6 Evaldinolia Moreira 2
Omar Cortes 1 Dario Vieira7
1 Doutor(a) em Ciência da Computação e professora do IFMA Monte Castelo. 2 Doutora em Computação Aplicada e professora do IFMA Monte Castelo. 3 Doutora em Ciência da Computação e professora do IFMA Monte Castelo. 4 Mestre em Ciência da Computação e professor do IFMA Monte Castelo. 5 Doutor em Ciência da Computação e professor IFMA São João do Patos. 6 Bacharel em Ciência da Computação e Analista de TI do IFMA Monte Castelo. 7 Doutor em Ciência da Computação e professor da EFREI – Paris/França.
RESUMO
O contexto atual de avanço das novas tecnologias da informação e comunicação (NTICs) tem proporcionado grandes mudanças em diversas áreas do conhecimento e no próprio cotidiano. Nesse contexto, torna-se fundamental pensar o papel que essas tecnologias exercem no âmbito social, principalmente nas áreas da educação e saúde. Em face disto, este artigo apresenta alguns dos resultados das pesquisas realizadas pelos grupos de pesquisa CAJES (Computação Aplicada a Jogos, Educação e Saúde) e GAEH-DM (Grupo de Algoritmos Evolutivos Híbridos e Data Mining) que tem como principais metas o desenvolvimento e utilização de jogos sérios e aplicações gamificadas para educação e saúde; investigação de algoritmos de Inteligência Artificial para adaptação de material didático ao perfil do aprendiz e desenvolvimento de aplicações para idosos a partir de tecnologias móveis e gamificação. Tais pesquisas favoreceram a estruturação de projetos integradores contemplando conhecimentos
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
como Informática na Educação e Saúde, Tecnologias Assistivas, Web Semântica, Inteligência Artificial, Interação Humano Computador e Engenharia de Software.
Palavras-chave: Jogos Sérios. Gamificação. Autoria Inteligente.
Acessibilidade.
1 INTRODUÇÃO
Atualmente sabe-se que a associação de jogos a contextos
educacionais, além de motivar os aprendizes pelos aspectos lúdicos e
desafiadores, permite também a inclusão de novas estratégias no auxílio à
aprendizagem de conteúdo específicos, seja em salas de aula presenciais
ou em ambientes virtuais de aprendizagem (PRENSKY, 2012). Eles
permitem recriar, experimentar e testar recursos a partir do uso da
imaginação e raciocínio lógico para solucionar problemas e situações
articuladas para experimentar os potenciais do jogo e do jogador.
Os jogos educacionais são ferramentas que favorecem o
intercâmbio de informações, são interdisciplinares e permitem desenvolver
aspectos importantes na aprendizagem do aprendiz. Esta, por sua vez, é
facilitada pelo fato do jogo ser um fator motivador de assimilação e de
atenção ao que é apresentado, pois através dos jogos como processo de
observação, os conteúdos podem ficar mais claros, didáticos e
interessantes (COELHO et al., 2010).
Muitos são os contextos educacionais para aplicação dos jogos, em
que se destacam principalmente o ensino de Ciências, por exemplo a
Matemática e Química. Ribeiro et al. (2018) apresentaram um jogo para
ensino de Funções Orgânicas. A diferença nesta proposta é que há um
maior cuidado com a narrativa e personagens do jogo associados ao
design instrucional para que o conteúdo seja mais bem incorporado ao
enredo e mecânicas do jogo. Para tanto, também foram usados recursos
transmídia, como por exemplo, histórias em quadrinhos, para auxiliar nessa
abordagem.
Assim como o uso de jogos, o processo de gamificação é uma
prática recorrente nos dias de hoje e consiste em trazer elementos das
194
mecânicas dos jogos (desafios, narrativas, feedback) para a aplicação em
desenvolvimento (MARTINS, 2014). De acordo com Fardo (2013) podemos
situar a gamificação como um processo que utiliza os elementos de um
game, porém não é um jogo completo; que utiliza uma interface mais
lúdica, que não apenas entretém e que deve seguir uma metodologia mais
precisa. Como exemplos de uso da gamificação tem-se o Colligo (WIENER;
CAMPOS, 2017) uma aplicação educacional móvel e a plataforma SAM
(LUNDGREN; FÉLIX, 2017) para o ensino de Matemática para crianças com
síndrome de down.
No que se refere ao contexto da saúde, os jogos também têm
obtido destaque. O uso dos exergames tem sido um sucesso pelo uso dos
sensores de movimento e de reconhecimento de voz atrelados aos
consoles dos videogames atuais, como o Kinect do Xbox360 (BARBOSA,
2015). Este permite a inserção do jogador no ambiente do jogo.
Na Holanda, colaboradores do Radboud Alzheimer Center
desenvolveram um game para que pacientes idosos monitorem suas
funções cognitivas e percebam os primeiros indícios de demência. De
outro lado, estudantes de geriatria passaram a aplicar seus conhecimentos
no game Geriatrix, que simula o atendimento a pacientes idosos. Eles
passaram, então, a se sentir mais confiantes, ampliaram seus
conhecimentos na área e se tornaram mais conscientes dos custos
envolvidos nos diagnósticos e tratamentos para essas faixas etárias do que
o grupo de controle, que recebeu o treinamento tradicional (SOUZA, 2015).
A utilização de jogos para saúde também pode ser explorada
através da coleta das informações do jogador (paciente) em tempo de
jogo, para análise do comportamento e evolução da interação do jogador
(paciente) com o jogo e, por consequência, do quadro do paciente.
Virgolino et al. (2016) propõem um framework que recebe a informação
originada pelo paciente durante o uso do jogo trata esta informação, a fim
de disponibilizar as informações em forma de gráficos e tabelas, para
auxiliar a equipe responsável pelo tratamento do paciente na tomada de
decisão médica.
É importante frisar que os dispositivos móveis proporcionaram um
aumento considerável nas aplicações para a saúde, principalmente após o
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
surgimento dos smartphones e dos wearables. Temos desde aplicativos
voltados a lembrar as pessoas a tomarem uma medicação, ao
acompanhamento diário de suas ações (sono, movimento, pressão,
temperatura, entre outros) através de pulseiras ou outro recurso vestível.
Em parceria com os dispositivos móveis, os jogos ou a gamificação podem
colaborar na especificação de soluções para uma série de problemas que
envolvem o bem-estar de idosos, crianças e pacientes que venham
requisitar monitoramento e reabilitação (NASCIMENTO et al., 2015).
Outro aspecto relevante no uso de tecnologias para a educação é a
personalização de materiais didáticos ao perfil do aprendiz. Boa parte das
ferramentas de autoria possibilita ao professor produzir seu material
didático, mas este permanece o mesmo para um determinado grupo de
aprendizes, normalmente com características e necessidades de
aprendizagem diferentes. Pesquisas vêm sendo desenvolvidas para
propiciar adaptação do material produzido com uso de técnicas de
Inteligência Artificial (MOREIRA; PIMENTEL; MASCHIO, 2016) ou
Aprendizagem de Máquina (LAVRAS et al., 2015), a fim de proporcionar
maior motivação e engajamento do aprendiz por respeitar seu ritmo de
aprendizagem.
As pesquisas desenvolvidas pelos grupos de pesquisa CAJES
(Computação Aplicada a Jogos, Educação e Saúde) e GAEH-DM (Grupo
de Algoritmos Evolutivos Híbridos e Data Mining) do Departamento
Computação do IFMA Campus Monte Castelo e colaboradores têm
crescido nesses últimos anos, bem como estruturado o desenvolvimento
de projetos que integram essas linhas de pesquisa. Tais projetos têm
fomentado as orientações de iniciações científicas, graduação e de pós-
graduação. Podem-se destacar as temáticas de pesquisa que delinearam o
desenvolvimento destes projetos:
a. Jogos sérios e aplicações gamificadas para educação e saúde;
b. Uso de Inteligência Artificial para adaptação de material didático
ao perfil do aprendiz; e
c. Tecnologias m-Health e gamificação aplicadas na melhoria da
qualidade de vida do público idoso
196
Este artigo está estruturado da seguinte forma: na seção 2 é
apresentada a descrição de alguns resultados alcançados pelos projetos
realizados; na seção 3 citam-se considerações finais e trabalhos futuros,
finalizando-se com os créditos e agradecimentos, bem como referenciais
teóricos que deram suporte às pesquisas.
2 RESULTADOS E DISCUSSÕES
Considerando as temáticas de pesquisa citadas na seção 1, serão
descritas as pesquisas desenvolvidas a partir dos projetos integradores.
2.1 JOGOS SÉRIOS E APLICAÇÕES GAMIFICADAS PARA EDUCAÇÃO E
SAÚDE
É sabido que os jogos sérios e aplicações gamificadas vêm cada vez
mais se consolidando como recursos nos contextos educacionais e nos que
envolvem a construção de ferramentas para auxiliar na saúde das pessoas,
seja para diagnóstico ou reabilitação, ou ainda na educação para a saúde.
Aliado a esses recursos, a tecnologia móvel representada pelos
dispositivos móveis, como: smartphones, tablets, wearebles, sensores e
outros, tornam-se essenciais para o alcance de pessoas com diferentes
perfis, além de colaborar na difusão e implantação do uso desses recursos.
Vale ressaltar que dentre os perfis de usuários, incluem-se também
pessoas com restrições de acessibilidade, como deficiente físico, visual,
intelectual, idosos, por exemplo, aumentando ainda mais o número de
pessoas que podem ser auxiliadas por jogos sérios e aplicações
gamificadas. Dentro dessas temáticas de pesquisa, destacam-se algumas
das pesquisas desenvolvidas e sua breve descrição.
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
2.1.1 MUTUCA: jogo para combate ao mosquito Aedes Aegypti
Em 2015, o Brasil passou por um grande surto do vírus Zika (WHO,
2017) que pôs o mundo todo em alerta contra as reais ameaças que a
doença pode causar ao ser humano, principalmente na região Nordeste
(G1, 2016). Muito se aprendeu com esse infeliz episódio e muito se deve
ensinar aos jovens e às novas gerações que por aqui virão. Mas como
cativar a atenção dos jovens e ensiná-los sobre as necessidades de
combater o mosquito transmissor da Zika, da Dengue e outras doenças? O
jogo Mutuca tem como propósito divertir jovens enquanto ensina sobre as
necessidades do combate ao mosquito transmissor de enfermidades como
a Dengue, a Zika e a Febre Chikungunya.
O jogo “Mutuca” narra a missão de um jovem lutando contra
propagação do mosquito do gênero Aedes em sua cidade. “Mutuca”
oferece ao jogador a oportunidade de se divertir como em um jogo casual,
mas com certo grau de imersão no cenário e na missão do jovem herói. São
usados cenários comuns de um bairro residencial, onde o jogador pode
explorar os mapas disponíveis à medida que elimina a ameaça do mosquito
de cada região, também pode interagir com personagens “NPCs” (Non-
Player Character) e obter informações educativas sobre o combate ao
mosquito e sobre o próprio jogo. A Figura 1 ilustra a tela de abertura e o
conteúdo educativo associado à ação do jogador e aos cenários do jogo.
Figura 1. Jogo Mutuca: a) Tela principal. b) Conteúdo EducacionalFonte:
XAVIER (2016)
(a) (b)
198
O conteúdo educacional foi planejado para ser inserido dentro do
jogo de forma que o jogador não se sinta como um aluno aprendendo um
conteúdo específico, mas sim como um jogador de fato, vencendo desafios
com a percepção de que está “derrotando monstros” e “salvando o
planeta”. Pensando nisso, foram estabelecidos dois requisitos relativos ao
conteúdo educacional, a saber: R1 – O conteúdo educacional deve ser
combinado às funcionalidades sem que haja uma separação visível dos
desafios do jogo e dos desafios do conteúdo educacional; R2 – Os cenários
do jogo devem sugerir espaços do cotidiano de um jovem.
O jogo Mutuca participou da 5ª edição do Concurso Campus Mobile
– um programa que identifica, estimula e contribui para a formação de
jovens talentos universitários, a fim de contribuir para o desenvolvimento
social do Brasil. O Mutuca Mobile, como foi nomeado, foi selecionado entre
os quase 60 inscritos para participar da etapa presencial, chegando até a
etapa final, obtendo o terceiro lugar, como divulgado pela empresa
promotora do concurso (INSTITUTO NET CLARO, 2017).
2.1.2 APRENDENDO COM O ALEX: JOGO PARA PÚBLICO AUTISTA
O Autismo é uma síndrome que se apresenta em crianças,
principalmente antes dos 3 anos de idade, através de desvios qualitativos
na interação social, uso da imaginação e comunicação. As dificuldades
nessa tríade são responsáveis por um padrão comportamental restrito e
repetitivo, porém com condições de inteligência que podem variar de
retardo mental a níveis acima da média (MELLO, 2007). Os jogos ABC
Autismo (FARIAS; SILVA; CUNHA, 2014) e TEO (Tratar, Estimular,
Orientar) (MOURA et al., 2016) são ações desenvolvidas com uso da
tecnologia para auxiliar o processo educacional das crianças autistas
possibilitam desenvolver atividades desafiadoras, de forma lúdica,
respeitando os limites do autista.
Nessa perspectiva, o jogo “Aprendendo com Alex” foi desenvolvido
para crianças autistas em seus primeiros estágios de aprendizagem e
utiliza de atividades do cotidiano para incorporá-las a vida dessas pessoas.
A ideia é vincular vários desafios através de atividades como: relacionar
palavras na imagem do objeto correspondente, selecionar a vestimenta
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
adequada ao lugar ou clima, bem como atividades de quebra cabeça.
Todas as atividades possuem a ajuda e demonstrações de um menino
chamado Alex que está presente em basicamente todos os momentos do
jogo, de forma bem dinâmica e visualmente atrativa, mas também de forma
que a criança consiga absorver a informação. O tempo de resposta do jogo
é considerado para não gerar insatisfação aos jogadores. Não há distinção
de gênero ou limite máximo de idade para o público-alvo, dada a
característica do jogo ser de interesse a todo público que esteja em fase
de aprendizagem e que requisite atividades de associações e
alfabetização, ilustrados na Figura 2.
Outros cenários são contemplados pelo jogo, como por exemplo, o
Alex na praia, além de novos personagens em novos níveis, como a avó do
Alex (“vó Juju”) e os pais do Alex. Isso se dá para que os níveis de
ampliação do jogo e a experiência do jogador não sejam tão curtos. No
total, o jogo possui 8 níveis.
Figura 2. “Aprendendo com o Alex”: a) Atividades de associações do jogo
no Nivel 1. b) Atividades de Alfabetização do jogo - Nível 4
(a) (b)
Fonte: LIMA et al.(2018)
O jogo foi apresentado no evento Universo IFMA 2018 realizado no
Campus São José de Ribamar, dentro da categoria Fábrica de Jogos (um
programa de fomento à produção de jogos pelos alunos do IFMA) e
alcançou o primeiro lugar desta categoria. O jogo encontra-se em fase de
avaliação de usabilidade, acessibilidade e aceitabilidade pelo público alvo.
200
2.1.3 FLOATING WHEELS: JOGO PARA PESSOAS COM MOBILIDADE
REDUZIDA
Apesar do progresso da indústria de entretenimento digital, o
mercado de jogos não oferece uma total adaptação motora, cognitiva ou
física de seus produtos para consumidores portadores de deficiência. Além
da oferta limitada desses jogos, percebe-se que os produtos são
direcionados a tipos de deficiência específicos (por exemplo, só para cegos
ou surdos), desconsiderando o uso por outros públicos, que acabam
classificando os jogos como desinteressantes. Assim, se fazem necessários
jogos sérios para que sejam usados como facilitadores no processo de
ensino e aprendizagem do deficiente físico, propiciando envolvimento na
realização de atividades e, ao mesmo tempo, oferecendo, dentro do
possível, o desenvolvimento ou aprimoramento de suas habilidades
motoras.
O jogo sério Floating Wheels tem como proposta trazer a inclusão,
tanto no mundo digital quanto no âmbito social, a pessoas com mobilidade
reduzida, trazendo uma mecânica simples e de fácil jogabilidade, bem
como uma temática educativa no que se refere aos direitos e dificuldades
que os deficientes físicos têm no dia a dia, sem deixar de lado o fator
diversão (SILVA et al., 2018).
Floating Wheels é um jogo que conta a história de dois
personagens, Malu e Doug, que precisam da cadeira de rodas para se
locomover e passam por constantes problemas pela falta de acessibilidade
até chegarem a escola. O objetivo do jogo é ultrapassar os obstáculos
gerados pela falta de acessibilidade, tais como: ônibus não adaptados,
objetos que impedem a passagem na calçada e a falta de rampas. À medida
que os obstáculos são ultrapassados acumulam-se pontos, relacionados a
soluções de acessibilidade que comporão uma lista de sugestões. Ao final
do jogo, a lista de soluções para os problemas encontrados durante o
percurso é entregue ao prefeito da cidade que estará na escola. O jogo é
direcionado para crianças na faixa etária entre seis e dez anos, com meta
de conscientizar os usuários de seus direitos e também de deixá-los aptos
para reivindicá-los em meio a qualquer situação de desconforto na zona
urbana. A Figura 3 ilustra o personagem e telas inicial do jogo.
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
Figura 3. “Floating Wheels”: a) Representação do personagem. b) tela de
abertura do jogo
(a) (b)
Fonte: SILVA et al. (2018)
O jogo traz a mecânica do one-touch gameplay, na qual com
apenas um toque o usuário é capaz de controlar toda a movimentação do
seu personagem. Dessa forma, o jogo torna-se mais fácil de ser jogado por
pessoas que não possuem total controle sobre os movimentos das mãos,
apresentando fácil maneabilidade. O jogo se encontra na fase de avaliação
e teste, a fim de verificar a satisfação dos usuários, bem como seu
desempenho.
2.1.4 LOGEASY++: APLICAÇÃO GAMIFICADA COM PERSONALIZAÇÃO
DE CONTEÚDOS
A gamificação consiste em utilizar dos elementos mais eficientes de
um jogo – como mecânicas, dinâmicas e estética – para reproduzir os
mesmos benefícios alcançados com o ato de jogar (BUSARELLO et al.,
2014). A mecânica de um jogo é constituída por aspectos que podem
engajar os jogadores, tais como pontos, níveis, placar, integração, desafios
e missões, loops, personalização, reforço e feedback. Ao se aplicar
mecânicas e dinâmicas de jogos a tarefas e processos do e-learning pode-
se aumentar o envolvimento com a aplicação e-learning e suas tarefas
específica (MUNTEAN, 2011).
202
Nesse contexto, foi desenvolvido o LogEasy++, uma plataforma de
ensino e aprendizagem online e personalizável, originada a partir de uma
aplicação móvel local chamada LogEasy que utiliza gamificação para
auxiliar o processo de ensino e aprendizagem de lógica proposicional
(CORREIA et al., 2018). Para tanto, foi desenvolvida uma aplicação web
para o professor e uma aplicação móvel para o aluno.
Na aplicação web (LogEasy++ Professor) é possível personalizar
todo o conteúdo que deve ser ensinado aos alunos e que será
disponibilizado no aplicativo em forma de lições, perguntas e respostas e
dicas. Esta aplicação possui as funcionalidades de cadastro de: disciplina,
curso, conteúdo, questões e alternativas, além da visualização, edição e
exclusão de todos os itens cadastrados. A Figura 4 ilustra a interface do
professor.
Figura 4. LogEasy++ (Interface do professor) : a) Tela inicial b) Consulta
de disciplina
Fonte: CORREIA et al.(2018)
O LogEasy++ aplicação móvel possui cinco níveis: Ar, Água, Terra,
Fogo e Mestre do Mundo. Após o login, o aluno pode fazer o download de
um curso para utilizar no aplicativo ou, caso já tenha efetuado o download
anteriormente, apenas continuar o curso que já está inserido da base de
dados local. A Figura 5 ilustra o uso da aplicação móvel pelo aluno.
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
Figura 5. LogEasy++ (Interface do Aluno) : a) Tela da Lição b) Tela do Quiz
e c) tela de Dicas
Fonte: CORREIA et al.(2018)
2.2 TECNOLOGIAS M-HEALTH E GAMIFICAÇÃO APLICADAS NA
MELHORIA DA QUALIDADE DE VIDA DO PÚBLICO IDOSO
Essa temática de pesquisa foi desenvolvida a partir de um projeto
executado em parceria com eFrei – Ecole d'ingénieur généraliste -
informatique & technologies du numérique, situada em Paris, denominado
“HealthCation: uso de tecnologias mHealth para monitoramento de saúde
dos idosos através da Gamificação”. A motivação para a escolha do
referido público-alvo tem como base informações do Instituto Brasileiro de
Geografia e Estatística (IBGE), obtidos através da Pesquisa Nacional por
Amostra de Domicílios (PNAD), sobre o número de pessoas no Brasil acima
de 60 anos (definição de “idosos” dentro da pesquisa), que identificou um
crescimento da população brasileira de 12,6% em 2012 para mais de 13%
em 2013, totalizando aproximadamente 26,1 milhões de idosos no país,
promovendo também um aumento em 15% do acesso à internet por
brasileiros acima de 60 anos entre os anos de 2000 e 2015 (IBGE, 2016).
No segmento das aplicações para dispositivos móveis, houve um aumento
considerável, principalmente após o surgimento dos smartphones e dos
wearables. Assim, cresceu o interesse por aplicativos voltados a apoiar os
usuários a tomarem água, uma medicação, ao acompanhamento diário de
204
suas ações, como sono, movimento, pressão, temperatura e outras, através
de pulseiras ou outro recurso vestível. Assim, foram feitas investigações
sobre formas de monitoramento da saúde de idosos usando tecnologias
vestíveis e/ou móveis, bem como técnicas de gamificação, visando buscar
melhorias na qualidade de vida desse público. Algumas das pesquisas,
desenvolvidas em subprojetos, são descritas a seguir.
2.2.1 RECOMENDAÇÃO PARA O DESIGN DE INTERFACES DIGITAIS
ACESSÍVEIS AOS IDOSOS
Uma forma de aumentar e melhorar o uso de aparelhos celulares
por idosos é adequando essa tecnologia às dificuldades deste público alvo.
Para isso, é fundamental que interfaces projetadas para o idoso se
preocupem em apresentar as informações de forma clara e organizada,
além de estarem visualmente legíveis para esse público e fornecer
feedback necessário para que esses usuários compreendam suas ações
nesses aplicativos (ALBAN et al., 2012). Assim, um conjunto de orientações
para o design de interfaces para o público idoso (ARAUJO et al., 2018), em
que foram avaliados aspectos visuais e de interação das interfaces, tais
como fonte, cor, tamanho e interações gestuais, serviu de base para a
construção de uma biblioteca de estilos para aplicativos Android.
A biblioteca funciona como uma coleção de estilos predefinidos
que contém orientações em forma de códigos utilizados para iniciar o
desenvolvimento do aplicativo. Dentro de cada estilo estão definidas as
programações do layout da interface, com informações separadas para
cores, fonte e tamanho, botões e tamanho, conforme Figura 6.
Com a biblioteca de estilos pretende-se estimular o
desenvolvimento de aplicativos que sigam as devidas recomendações de
acessibilidade para idosos. O propósito é que a experiência desses usuários
possa ser mais agradável e possam desfrutar do total potencial e
benefícios do uso de dispositivos móveis no dia a dia.
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
Figura 6. Exemplo de estilo componente da biblioteca
Fonte: ARAUJO; MEDEIROS (2018)
2.2.2 AMBIENTE PARA SIMULAÇÕES E TESTES DE FORMAS DE
MONITORAMENTO DA SAÚDE DE IDOSOS USANDO TECNOLOGIA M-
HEALTH E GAMIFICAÇÃO
Trata-se da pesquisa norteadora do projeto macro, já que permite
articular as demais em um ambiente de simulação. Os principais objetivos
dessa investigação foram levantar informações sobre ambientes que
permitam simular e testar cenários relacionados à vida cotidiana de idosos
com doenças cardiovasculares (DCV), estabelecendo parâmetros para a
criação de uma app mobile; modelar e prototipar a referida app com base
nas informações levantadas; fazer simulações e testes a partir do protótipo
implementado em cenários preventivos e paliativos de DCVs em idosos,
visando monitoramento de atividades físicas e dieta dos mesmos
(MARTINS et al., 2017). As Figuras 7 e 8 ilustram, respectivamente,
possíveis fluxos de ações em cenários com idosos, as telas de login do
sistema e de monitoramento de registro de batimentos cardíacos e
pontuação obtida (processo de gamificação).
206
Figura 7. Telas de login, cadastro, início.
Fonte: MARTINS et al (2017)
Figura 8. a) Descrição de como as ações ocorrem no sistema b) Tela
interface web – monitoramento de registros (pontuação/batimentos
cardíacos)
Fonte: MARTINS et al, 2017
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
2.2.3 HEALTHCATION: DESENVOLVIMENTO DE UMA APLICAÇÃO DE
MONITORAMENTO DE IDOSOS EM PERÍMETRO RESIDENCIAL
O objetivo deste projeto foi propor o desenvolvimento de uma
aplicação móvel que permita a administração do monitoramento de idosos
em sua respectiva residência, focando em dois aspectos: monitoramento
de ações de atividades físicas do idoso e controle de deslocamento em
áreas de risco dentro do seu perímetro residencial. Os estudos da referida
pesquisa tomam como base o deslocamento do idoso em sua residência,
visando também analisar as atividades aeróbicas do idoso, verificando, por
exemplo, se o mesmo tem estado por muito tempo parado, sentado ou
deitado. A aplicação permitirá, ainda, através de um prévio mapeamento
residencial, identificar se o idoso tem se deslocado em áreas onde possam
oferecer riscos de acidentes. A Figura 9 ilustra três etapas da interface da
aplicação.
Figura 9. Etapas da interface da aplicação: a) tela de login do usuário, b)
opções do menu e c) tela de cadastro do idoso
(a) Login screen
(b) Options menu
(c) Add Elderly
Fonte: FERREIRA (2017)
208
O produto final foi um app para monitoramento da saúde do
público idoso associado à gamificação. A aplicação HealthCation é
ilustrada pela Figura 10: telas de entrada, interface, ranking (gamificação),
cadastro de atividades físicas e medicamentos do usuário, nesse caso pelo
idoso, cuidador ou familiar.
Figura 10. a) Telas de entrada do usuário, interface do usuário, ranking. b) Tela de cadastro, listagem e exclusão de atividades físicas. c) Tela de cadastro, listagem e exclusão de medicamentos
(a)
(b)
(c) Fonte: FERREIRA, 2017
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
2.3 USO DE INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL PARA ADAPTAÇÃO DE
MATERIAL DIDÁTICO AO PERFIL DO APRENDIZ
Uma ferramenta de autoria é qualquer aplicativo, parte de um
aplicativo ou coleção de aplicativos com os quais o autor interage para
produzir, alterar ou montar conteúdo web, que será utilizado por outras
pessoas (W3C, 2016). No entanto, ainda percebe-se que o produto da
ferramenta de autoria, no caso uma atividade de aprendizagem (AA), por
exemplo, não está relacionada às particularidades de cada aprendiz, ou
seja, não se adequa ao seu perfil; o que tem sido um grande desafio para
os professores/educadores, bem como para os processos de autoria de
AAs. Entende-se por AA uma aula, uma lição, isto é, um material didático.
O processo de pré-autoria pré-3AJC proposto em Sá (2011) orienta
o desenvolvimento de materiais didáticos que utilizam jogos e cooperação
como recursos educacionais, chamados de atividades de aprendizagem, a
partir do uso das melhores práticas do IMS-LD para representar aspectos
pedagógicos. As atividades de aprendizagem geradas são formadas por
um sequenciamento de objetos de aprendizagem. No entanto, o pré-3AJC
é limitado no que se refere criar atividades de aprendizagem adaptáveis
ao perfil do aprendiz.
Considerando esse contexto, foi investigado o uso de algoritmos de
inteligência coletiva e algoritmos genéticos, como estratégia para adaptar
os conteúdos apresentados nas atividades de aprendizagem
desenvolvidas pelo pré-3AJC. Este foi um dos subprojetos do projeto
denominado “Algoritmos Evolutivos/Enxame Híbridos em GPU Aplicados
a Problemas Multiobjetivos do Mundo Real”, realizado em parceria com a
EFREI. Em seguida, foi utilizado o algoritmo de inteligência coletiva Ant
Colony Optimization (ACO) relacionado ao conceito de estilos de
aprendizagem definidos por Felder e Silverman (1988). Eles caracterizam
o estilo de aprendizagem em 4 dimensões: ativo-reflexivo, sensitivo-
intuitivo, visual-verbal, sequencial-global.
O ACO é uma meta-heurística baseada no comportamento de
colônias de formigas em busca de comida. A comida é alcançada pelas
formigas através de um feromônio deixado por elas e que formam trilhas,
viabilizando a comunicação entre as formigas e a orientação até a comida.
210
A partir do feromônio deixado, as demais formigas seguem essa trilha,
depositando também feromônios, aumentando assim a probabilidade que
este caminho seja utilizado. O ACO original foi então adaptado para
atender requisitos de adaptação no pré-3AJC, que se dará pela escolha
dos objetos de aprendizagem de acordo com o estilo de aprendizagem do
aprendiz. Foi necessária a definição de novos parâmetros: estilo de
aprendizagem do aprendiz (EA_AP); estilo de aprendizagem do objeto de
aprendizagem (EA_OA) e tipo do objeto; bem como, a função que
especifica a busca pelo melhor caminho, ou seja, que colabora na indicação
dos OAs (BARRETO et al., 2017). A Figura 10 ilustra como o ACO adaptado
foi integrado ao pré-3AJC.
Figura 11. Integrando ACO ao processo pré-3AJC.
Fonte: BARRETO et al. (2017)
Observa-se que na etapa de Preliminar/Aquecimento será aplicado
um “Pergunta e Resposta” em formato de “QUIZ” (FA/Mod Aprendiz) para
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
sondar o nível de conhecimento do aprendiz nos assuntos a serem
abordados pela AA. O ACO será acionado quando o aprendiz estiver
acessando a aula que já teve sua autoria realizada pelo professor
previamente (FA/Mod Prof) e, então, receberá os parâmetros necessários
para indicar os objetos de aprendizagem mais adequados àquele aprendiz,
para que este possa selecionar e realizar a atividade de aprendizagem
desenvolvida pelo professor.
3 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Com o desenvolvimento dos projetos de pesquisa apresentados foi
perceptível o crescimento colaborativo entre os professores, a partir da
interação entre as diferentes linhas de pesquisa sustentadas pelo CAJES e
GHA-DM, o que ocasionou uma melhoria na qualidade dos resultados
alcançados. Pode-se observar tal fato pelo número de publicações,
relatório de pesquisas, monografias e dissertação de mestrado
desenvolvidos. Outro impacto positivo foi a parceria estabelecida entre
EFREI-IFMA, favorecendo a qualificação de professores através do
Programa de Internacionalização da Pesquisa no IFMA.
A temática de jogos sérios tem recebido destaque, uma vez que a
instituição vem apoiando a disseminação da cultura de jogos através da
organização de eventos e editais de fomento específicos (Fábrica de
Jogos) para o desenvolvimento destes aplicados as às áreas de Educação
e Saúde. Como consequência dessas ações, teve origem o laboratório
JOGA-AI (Jogos, Gamificação, Acessibilidade e Autoria Inteligente) que dá
suporte a execução das atividades pelos alunos e pesquisadores
envolvidos.
Os jogos sérios, assim como os demais projetos, estão no momento
de teste e validação de suas proposições junto aos seus públicos-alvo. Isso
é importante para que tenhamos produtos finais aptos a serem entregues
para a sociedade.
Após a validação destes projetos, pretende-se utilizar tais produtos
em seus contextos de aplicação, tais como salas de aula dos cursos
técnicos e superior oferecidos pelo IFMA, bem como turmas do ensino
212
fundamental da rede pública do estado; em ambientes e serviços que
necessitam o monitoramento da saúde do idoso, por exemplo, hospitais e
casas de repouso; ou, ainda, como recursos em projetos de extensão, que
visam capacitar a comunidade em geral, além de servidores e alunos dos
demais campi do IFMA.
AGRADECIMENTOS
Ao IFMA e a FAPEMA pelo apoio e fomento as pesquisas. Ao
DCOMP/IFMA pelo envolvimento dos professores nas atividades. E aos
alunos do curso de Sistemas de Informação, a saber: Levi Martins, Renata
Sousa, Danielle Rosseline, Kelly Martins, Leonardo Xavier, Jamil Gomes,
Alessandra Lima, Yasmin Medeiros, Ana Rebeca Araújo, Taynara Garcês,
Francinette Borges, Luana Alves e Andrew Reis e Silva; e Alan Barreto do
Mestrado Profissional em Engenharia e Computação (UEMA/IFMA) pelo
compromisso.
REFERÊNCIAS
ALBAN, A.; MARCHI, A. C. B.; SCORTEGAGNA, S. A.; LEGUISAMO, C. P. Ampliando a usabilidade de interfaces web para idosos em dispositivos móveis: uma proposta utilizando design responsivo. RENOTE – Revista Novas Tecnologias na Educação, v. 10, n. 3, p. 1-10, 2012.
ARAGÃO, Alfredo L. de; CARVALHO, André C. P. L. F.; FORTES, R. P. M. Utilização de Aprendizado de Máquina para Adaptação de Ligações em Hipermídia Adaptativa. IN: WEBMIDIA 2003– SIMPÓSIO BRASILEIRO DE SISTEMAS MULTIMÍDIA E WEB, SALVADOR, 2003. Posters do Webmidia 2003, v. 1, p. 494, 2003.
ARAUJO A.R.; MEDEIROS, Y.; SÁ, E. J. V. Biblioteca de estilos para design de interfaces para idosos. Relatório técnico de Pesquisa. Programa PIBIC/ IFMA. 2018.
ARAUJO A.R.; SÁ E.; MAIA I.; FOOK K.; ROSA L. Improving Mobile Interfaces for the Elderly. In: LIGHTNER, N. (ed.). Advances in Human Factors and Ergonomics in Healthcare and Medical Devices. AHFE 2018. Advances in Intelligent Systems and Computing, vol. 779. Cham: Springer, 2018
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
BARRETO, Alan C. S.; SÁ, Eveline J. V.; CORTES, Omar A. C.; VIEIRA, Dario. Autoria de Atividades de Aprendizagem Adaptativas com base na Inteligência Coletiva. In: XXVIII SIMPÓSIO BRASILEIRO DE INFORMÁTICA NA EDUCAÇÃO (SBIE), 2017, Recife. Anais... Recife: Congresso Brasileiro de Informática na Educação, 2017.
BUSARELLO, R. I.; ULBRICHT, V. R.; FADEL, L. M. A gamificação e a sistemática de jogo: conceitos sobre a gamificação como recurso motivacional. São Paulo: Pimenta Cultural, 2014.
CORREIA, Kelly Suenny M.; FOOK, Karla Donato; SÁ, E. J. V. LogEasy++: Uma ferramenta para ensino e aprendizagem personalizável utilizando Gamificação. In: XXIX SIMPÓSIO BRASILEIRO DE INFORMÁTICA NA EDUCAÇÃO (SBIE), 2017, Fortaleza. Anais... Fortaleza: Congresso Brasileiro de Informática na Educação, 2018.
FARIAS, Ezequiel B.; SILVA, Leandro W. C.; CUNHA, Mônica X. C. ABC AUTISMO: Um aplicativo móvel para auxiliar na alfabetização de crianças com autismo baseado no Programa TEACCH. In: SIMPÓSIO BRASILEIRO DE SISTEMAS DE INFORMAÇÃO, 2014, Londrina.
FARDO, Marcelo Luis. A Gamificação aplicada em Ambientes de Aprendizagem. RENOTE – Revista Novas Tecnologias na Educação, v. 11, n.1, 2013.
FELDER, R.; SILVERMAN, L. Learning and teaching styles in engineering education. Journal of Engineering education, v. 78, n. 7, p. 674–681, 1988.
FERREIRA, Jeane S. Relatório do projeto “HealthCation: uso de tecnologias mHealth para monitoramento de saúde dos idosos através da Gamificação”. Programa Especial de Internacionalização da Pesquisa do IFMA. São Luís, 2017.
G1. Ministério da Saúde confirma terceira morte relacionada ao vírus da zika. G1. São Paulo: 11 fev. 2016. Disponível em: <http://g1.globo.com/rn/rio-grande-do-norte/noticia/2016/02/ministerio-da-saude-confirma-terceira-morte-pelo-virus-da-zika.html>. Acesso em: jun. 2016.
INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA (IBGE). Pesquisa nacional por amostra de domicílios: síntese de indicadores 2015. Rio de Janeiro: IBGE, 2016.
INSTITUTO NET CLARO. Regulamento da 6° edição programa campus mobile. São Paulo: 2017. Disponível em: <http://campusmobile.com.br/static/regulamento.pdf>.
214
LUNDGREN, Antonio Victor Alencar; FÉLIX, Zildomar Carlos. Plataforma SAM: a gamificação e a colaboração em uma plataforma de aprendizagem para o ensino da matemática em crianças portadoras de Síndrome de Down. In: XXVIII SIMPÓSIO BRASILEIRO DE INFORMÁTICA NA EDUCAÇÃO (SBIE), 2017, Recife. Anais... Recife: Congresso Brasileiro de Informática na Educação, 2017.
MARTINS, Andreia. Com desafios, missões e rankings, "gamificação" pode turbinar EAD. Uol Educação. São Paulo, 21 fev. 2014. Disponível em: <https://educacao.uol.com.br/noticias/2014/02/21/com-desafios-missoes-e-rankings-gamificacao-pode-turbinar-ead.htm>. Acesso em: fevereiro 2018.
MARTINS, Levi M.; SOUSA, Renata J. G.; MOREIRA, Evaldinolia G.; FERREIRA, J.S.; VIEIRA, Dario. Gamification and mHealth technology: an approach to raise awareness and provide health education to the elderly. In: XXVIII SIMPÓSIO BRASILEIRO DE INFORMÁTICA NA EDUCAÇÃO (SBIE), 2017, Recife. Anais... Recife: Congresso Brasileiro de Informática na Educação, 2017.
MELLO, Ana Maria S. Ros. Autismo: guia prático. 5ed. São Paulo: AMA; Brasília: CORDE, 2007.
MOREIRA, Carolina; PIMENTEL, Andrey Ricardo; MASCHIO, Eleandro. NextStep: Um Protótipo para o Sequenciamento Inteligente e Adaptativo de Enunciados em Programação de Computadores. In: XXVII SIMPÓSIO BRASILEIRO DE INFORMÁTICA NA EDUCAÇÃO (SBIE), 2016, Uberlândia. Anais... Uberlândia: Congresso Brasileiro de Informática na Educação, 2016.
MOURA, Douglas; OLIVEIRA, Diogenes L. S.; SILVA, Anny Jessyca G.; PAIVA, Pedro.; SALES, Thiago; CAVALCANTE, Rodolfo; QUEIROZ, Fabiane. TEO: Uma suite de jogos interativos para apoio ao tratamento de crianças com autismo. In: XXVII SIMPÓSIO BRASILEIRO DE INFORMÁTICA NA EDUCAÇÃO (SBIE), 2016, Uberlândia. Anais... Uberlândia: Congresso Brasileiro de Informática na Educação, 2016.
MUNTEAN, C. I. Raising engagement in e-learning through gamification. THE 6TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON VIRTUAL LEARNING – ICVL, 2011. Proceedings of... Bucharest: Bucharest University Press, 2011. Disponível em: <http://www.icvl.eu/2011/disc/icvl/documente/pdf/met/ICVL_ModelsAndMethodologies_paper42.pdf>.
NASCIMENTO, M. B.; ALBUQERQUE, E. S. Uso de gamification para melhorar adesão a tratamento. In: XI BRAZILIAN SYMPOSIUM ON
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
INFORMATION SYSTEM, Goiania, 2015. Disponível em: < http://www.lbd.dcc.ufmg.br/colecoes/sbsi/2015/052.pdf>.
PRENSKY, M. Aprendizagem Baseada em Jogos Digitais. São Paulo: Senac, 2012.
RIBEIRO, Rayane Kelly P.; REIS, Tiago R.; SILVA, Adilson Luis P.; COSTA, Hawbertt R. DESIGN DE GAME: UM ESTUDO SOBRE A HISTÓRIA DO PERSONAGEM NO JOGO “PLANETA QUÍMICA”. In: III SIMPÓSIO NACIONAL DE TECNOLOGIAS DIGITAIS NA EDUCAÇÃO, São Luís, 2018. Anais...
SÁ, E. J. V. Processo de pré-autoria para atividades de aprendizagem com uso de jogos e cooperação. 2011. Tese (Doutorado) – Engenharia Eletrônica e Computação, Instituto Tecnológico de Aeronáutica, São José dos Campos.
SOUZA, CYLENE. Como a gamification está mudando o comportamento dos pacientes? Saúde e Business, 2015. Disponível em: <http://saudebusiness.com/noticias/como-gamification-esta-mudando-o-comportamento-dos-pacientes/>. Acesso em 29 out. 2018.
SILVA ALVES L.; REIS E SILVA, Andrew N.; SÁ, E.J.V.; SILVA, T.R. Game for the Digital Inclusion of the Physically Disabled with Reduced Mobility. In: Di Bucchianico G. (ed.). Advances in Design for Inclusion. AHFE 2018. Advances in Intelligent Systems and Computing, vol 776. Cham: Springer, 2019. No prelo.
BARBOSA, Alexandre F (coord.). Survey on the use of information and communication technologies in Brazilian healthcare. São Paulo: Comitê Gestor da Internet no Brasil, 2015. Disponível em <http://cetic.br/media/docs/publicacoes/2/tic-saude-2013.pdf>. Acesso em out 2018.
VIRGOLINO, Douglas; SOUZA, Alan M.; JUNIOR, Antonio F. L. J.; SANTANA, Ádamo L.; JUNIOR, Gilberto N. de Souza. Framework para Coleta e Visualização de Dados Advindos de Jogos Sérios para a Saúde. In: XV CONGRESSO BRASILEIRO DE INFORMÁTICA EM SAÚDE, Goiânia, 2016. Anais... São Paulo: Sociedade Brasileira de Informática em Saúde, 2016.
WORLD HEALTH ORGANIZATION (WHO). Zika Virus: Facts sheet. 2018. Disponível em: <http://www.who.int/mediacentre/factsheets/zika/en/>. Acesso em: junho 2018.
WIENER, M.; CAMPOS, Aline. Colligo: aplicativo para dispositivos móveis para processos de gamificação em sala de aula Alice. In: XXVIII SIMPÓSIO
216
BRASILEIRO DE INFORMÁTICA NA EDUCAÇÃO (SBIE), 2017, Recife. Anais... Recife: Congresso Brasileiro de Informática na Educação, 2017.
W3C. Browsers and Authoring Tools. 2016. Disponível em: <https://www.w3.org/standards/agents/authoring>. Acesso em: julho 2018.
XAVIER, Leonardo F. JOGO MUTUCA: um jogo educativo para o combate ao mosquito Aedes Aegypti. 2016. Monografia de Conclusão do Bacharelado em Sistema de Informação, IFMA – Campus Monte Castelo. São Luís.
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
4 MATEMÁTICA,
QUÍMICA E
FÍSICA
SEÇÃO 4
218
CAPÍTULO 12
CÁLCULOS AB INITIO DE NANOESTRUTURAS DE MoS2:
PROPRIEDADES ESTRUTURAIS, ELETRÔNICAS E
VIBRACIONAIS Edvan Moreira1
Márcio da Silva Tavares2
David Lima Azevedo3
1 Doutor em Física pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte, docente do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Maranhão (IFMA). 2 Doutor pela Universidade Federal do Ceará, docente da Universidade Estadual do Maranhão e Instituto Federal do Maranhão. 3 Doutorado em Física pelo IFGW-UNICAMP, docente da Universidade de Brasília- UnB e Professor Permanente do Programa de Pós-Graduação em Física.
RESUMO
Apresentamos os resultados de um estudo teórico do comportamento estrutural, eletrônico, vibracional, incluindo espectros infravermelho e Raman, e dispersão de fônons, dos politipos 3R- e 2H- do Dissulfeto de Molibdênio (MoS2) utilizando a Teoria do Funcional da Densidade (DFT) considerando as aproximações da densidade local e do gradiente generalizado, LDA e GGA, respectivamente. Os parâmetros de rede calculados estão próximos aos parâmetros medidos experimentalmente e um gap de energia indireto E(A→Λ) = 1.33 eV (0.68 eV) foi obtido via os
cálculos GGA (LDA) para o politipo 3R-MoS2, enquanto que, para o politipo 2H-MoS2, um gap de energia indireto E(Γ→Λ) = 1.33 eV (0.70 eV), foi obtido
com a aproximação GGA (LDA). Para a monocamada de 2H-MoS2, o gap de energia foi direto (K→K), em que obtivemos para a aproximação LDA o
valor de 1.88 eV e, com a aproximação GGA, o valor de 1.73 eV, em consonância com a literatura (valor experimental: 1.8 eV). Por fim, considerando as propriedades vibracionais, a relação de dispersão de fônons junto com a densidade de estados (DOS), assim como os picos teóricos dos espectros infravermelho e Raman, no intervalo de 0 a 500 cm-
1, foram analisadas e estimadas suas atribuições, considerando os pseudopotenciais de norma-conservada.
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
Palavras-chave: Dissulfeto de Molibdênio. Cálculos ab initio. Propriedades
Físicas.
1 INTRODUÇÃO
Os materiais conhecidos como TMDs (transition metal
dichacolgenides) têm sido estudados nas últimas cinco décadas
explorando suas aplicações em processos de catálise e lubrificantes (MAS-
BALLESTÉ et al., 2011; WANG et al., 2012; HUANG; ZENG; ZHANG, 2013; XU
et al., 2013). Os TMDs compõem uma classe de materiais com estruturas
estequiométricas tipo XY2, em que X é um metal de transição dos grupos
IV-VI (ex: Mo, Ti, Nb) e Y é um calcogênio (ex: S, Se, Te, etc). Estes materiais
são caracterizados por ligações covalentes entre os elementos X e Y,
apresentando polarização causada pela transferência eletrônica entre os
átomos metálicos e calcogênitos (ATACA; SAHI; CIRACI, 2012; GHORBANI-
ASL et al., 2013). Suas camadas interplanares são vinculadas por ligações
fracas tal como van der Waals, o que permite sua utilização como
lubrificante e com fácil processo de clivagem micromecânica, tal como
ocorre com o grafeno. Essencialmente, os TMDs apresentam outra
similaridade com os derivados do carbono: a capacidade polimórfica tal
como se pode constatar na observação de microestruturas tubulares e
fulerenos (IF - Inorganic Fulerene) (TENNE et al., 1992; MARGULIS et al.,
1993). Além disso, as técnicas de clivagem conseguem abstrair, a partir da
forma volumar, as monocamadas dos TMDs que possuem diversas
perspectivas de aplicações em dispositivos eletrônicos.
Sabe-se que estes materiais nanoestruturados apresentam alta
flexibilidade (GHORBANI-ASL et al., 2013; BERTOLAZZI; BRIVIO; KIS, 2011;
CASTELLANOS-GOMEZ et al.; 2012; YUN et al., 2012; JOHARI; SHENOY,
2012; ZHOU et al.; 2012; RADISAVLJEVIC; KIS, 2013), os quais, juntamente
a substratos de polímeros elásticos, propiciam a construção de dispositivos
eletrônicos flexíveis. Um TMD largamente estudado é o Dissulfeto de
Molibdênio (MoS2) que tem chamado atenção sobre a maneira que suas
propriedades semicondutoras em altas temperaturas podem ser
empregadas em eletrônica. Esse material essencialmente se apresenta em
três variedades polimórficas 1T, 2H e 3R, sendo a fase 1T metaestável e as
220
fases 2H e 3R apresentam estado de oxidação +4 em que se observa
formação de fortes ligações entre Molibdênio e os seis ânions de Enxofre
numa base trigonal prismática regular (DICKINSON; PAULING, 1923).
Dentre estas variedades polimórficas, constatamos uma expressiva
quantidade de resultados acerca da fase 2H-MoS2, introduzida por Linus
Pauling durante seu doutorado no California Institute of Technology
(Caltech) (DICKINSON; PAULING, 1923), a qual ocorre na natureza na
forma do mineral molibdenita principalmente associada a rochas
submetidas a processos hidrotermais de altas temperaturas (WYPYCH,
2002). Esta fase apresenta propriedades fotoluminescentes devido a
transições de seu estado semicondutor de band gap indireto (1,2 eV) para
um comportamento semicondutor de band gap direto (1,8 eV) após o
processo de esfoliação (WANG et al., 2012; HUANG; ZENG; ZHANG, 2013).
Além disso, estudos (BERTOLAZZI; BRIVIO; KIS, 2011) apontam a
fabricação de transistores em escala nanométrica dotados de espessura
inferior a 0,6 nm e rendimentos 100.000 vezes maior no estado stand by
que dispositivos à base de Silício. Outrossim, pesquisas apontam que
combinações de monocamadas de 2H-MoS2 com grafeno condutor
permitem a produção de memórias flash utilizadas em pen-drives e discos
rígidos externos. Ainda neste contexto, vislumbram-se aplicações em
dispositivos spintrônicos (ZHOU et al.; 2012; RADISAVLJEVIC; KIS, 2013),
pois se percebem transições das fases diamagnéticas (Bulk) para
ferromagnétiocas (nanofitas) à temperatura ambiente.
Diante do exposto, este estudo viabiliza uma contribuição em TMDs
XY2 (X = Mo; Y = S), na forma de estruturas cristalinas (precursor de
monocamada) e monocamada, especificamente as propriedades
estruturais, eletrônicas e vibracionais das fases 3R- e 2H- do dissulfeto de
molibdênio (MoS2) através de técnicas de simulação computacional (ab
initio) baseadas em cálculos DFT e DFPT, Density Functional Theory e
Density Functional Perturbation Theory, respectivamente, contribuindo
sobremaneira no entendimento destes materiais, fato de suma importância
na conjectura de elaboração de novos dispositivos eletrônicos na era da
nanotecnologia (COUTINHO et al., 2017).
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
2 METODOLOGIA COMPUTACIONAL
Os parâmetros de rede iniciais para os politipos 3R- e 2H- do MoS2
foram obtidos via dados de raios-X fornecidos por Schönfeld, Huang e
Moss (1983). As nanoestruturas 3R- e 2H-MoS2 podem ser visualizadas na
Figura 1. Para os politipos 3R-MoS2 - grupo espacial (C3v) R3M (160) - e 2H-
MoS2 - grupo espacial (D6h) P63/MMC (194) -, os parâmetros de rede
experimentais e teóricos estão apresentados e comparados na Tabela 1.
Todos os cálculos foram realizados com o formalismo da teoria do
funcional da densidade (DFT), implementado no código CASTEP
(COUTINHO et al., 2017). Utilizamos dois funcionais de troca-correlação
bem aceitos na literatura, a aproximação da densidade local – LDA – e a
aproximação do gradiente generalizado – GGA. Uma série de critérios de
convergência, conforme Coutinho et al. (2017), foi empregada para
minimizar as nanoestruturas, ou seja, promover a interação entre os
átomos das nanoestruturas para atingirem o mínimo de energia (estado
fundamental), tanto as nanoestruturas cristalinas quanto a monocamada
da fase 2H-MoS2.
A partir da célula primitiva otimizada, com uma energia de corte de
1000 eV, as estruturas de bandas de Kohn-Sham e a densidade de estados
(total e parcial, com as contribuições por átomo e por orbitais atômicos)
foram calculadas para ambos os funcionais de troca-correlação, LDA e
GGA (COUTINHO et al., 2017). Os espectros de infravermelho (IR) e Raman,
bem como as frequências de modos ativos, foram calculados e
apresentados para a célula otimizada via a aproximação GGA apenas por
considerarmos melhor convergência e critérios mais precisos que a
aproximação LDA, seguindo ainda as recomendações da literatura para o
cálculo de fônons.
222
Figura 1. Células primitivas do cristal MoS2
(a) politipo 2H- e (b) politipo 3R-.
Fonte: elaboração própria
Tabela 1. Parâmetros de rede para os politipos 3R- e 2H- do MoS2 conforme
as aproximações LDA-CAPZ e GGA-PBE.
a = b (Å) c (Å) α = β (°) γ (°) V (Å3)
3R-MoS2
LDA 3.139(-0.7%) 17.942 (-2.3%) 90 120 153.164(-3.7%)
GGA 3.199(+1.1%) 20.139 (+8.7%) 90 120 178.567(+10.8%)
EXP. 3.163 18.370 90 120 159.162
2H-MoS2
LDA 3.134(-0.8%) 12.069(-1.8%) 90 120 102.720(-3.4%)
GGA 3.199(+1.1%) 13.377(+8.0%) 90 120 118.558(+10.2%)
EXP. 3.161 12.295 90 120 106.392
Fonte: elaboração própria
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
3 RESULTADOS
3.1 OTIMIZAÇÃO DE GEOMETRIA
As células primitivas para os politipos de MoS2, fases 3R- e 2H-
(Figura 1), foram obtidas a partir dos dados de raios X de Schönfeld, Huang
e Moss (1983). Na Tabela 1 apresentamos os parâmetros de rede
experimentais para as fases 3R-MoS2 e 2H-MoS2, cujos grupos espaciais
são R3M(160)-(C3v) e P63/MMC (194)-(D6h), comparando-os com nossos
resultados teóricos via simulação computacional. Os parâmetros de rede
calculados com a aproximação GGA são consistentemente maiores
comparados com aqueles calculados usando a aproximação LDA e
também com os dados experimentais, os quais são coerentes com a
literatura para outros compostos em que o funcional GGA geralmente
superestima os valores dos parâmetros por conta das forças interatômicas.
Os resultados demonstram que os parâmetros de rede c tanto para o
politipo 3R- quanto 2H- são bem maiores para a aproximação GGA
comparados aos dados experimentais principalmente por conta das
interações de van der Waals, porém com boas aproximações para os
parâmetros a e b das redes. Apesar dessas diferenças entre os parâmetros
experimentais e teóricos após a otimização de geometria (convergência
da célula primitiva para o estado fundamental, ou seja, estado de menor
energia), verificamos que as propriedades eletrônicas estão praticamente
iguais às estimativas experimentais devido aos critérios adotados
(COUTINHO et al., 2017).
3.2 ESTRUTURAS DE BANDA E DENSIDADE DE ESTADOS ELETRÔNICOS
As Figuras 2 e 3 apresentam as estruturas de bandas eletrônicas de
Kohn-Sham na primeira zona de Brillouin e as suas respectivas densidades
de estado totais para os politipos 3R- e 2H- do MoS2, respectivamente,
considerando as aproximações GGA e LDA próximas do nível de Fermi (0
eV), que indica o nível de energia do maior estado ocupado.
224
Figura 2. Estruturas de banda de Kohn-Sham e densidade estados (DOS)
do politipo 3R-MoS2 próximo ao nível de Fermi utilizando as aproximações
LDA-CAPZ (linhas pontilhadas em vermelho) e GGA-PBE (linhas solidas em
preto)
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
0 4 8 12 16 20
EN
ER
GIA
(eV
)
GGA (Eg=1.33 eV) A to
LDA (Eg=0.68 eV) A to
A HK M L H
DOS (electrons/eV)
3R-MoS2
GGA
LDA
Fonte: Elaboração própria
Em ambos os gráficos, as autoenergias LDA são menores para as
bandas de condução e aproximadamente possuem o mesmo valor para as
bandas de valência no ponto Γ, resultando em band gaps LDA menores em
comparação com a aproximação GGA. O máximo da banda de valência
ocorre no ponto A (Γ) no espaço recíproco para o 3R- (2H-) MoS2, com um
máximo secundário no ponto Γ (A). O mínimo da banda de condução, para
ambos os politipos, está no ponto Λ, entre os pontos de alta simetria K e Γ,
caracterizando-os com gaps de energia indiretos. A densidade de estados
total DOS para o politipo 3R-MoS2 (Figura 2) indica claramente no ponto
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
0 eV o decréscimo do gap LDA (Eg = 0.68 eV) comparado com o gap GGA
(Eg = 1.33 eV). Para o politipo 2H-MoS2 (Figura 3), o gap de energia e a DOS
indicam o mesmo comportamento, sendo 0.70 eV (LDA) e 1.30 eV (GGA).
Considerando as estruturas de banda, para ambos os politipos, a estimativa
de band gap GGA é similar ao valor experimental (1.30 eV), mesmo com
parâmetros de rede maiores e consequentemente maiores volumes da
célula primitiva (Tabela 1), porém a aproximação LDA subestimou os
valores de gap de energia mesmo com parâmetros de rede próximos aos
experimentais. Podemos lembrar que devido a essas aproximações dos
funcionais DFT, teoricamente calculados, são imprecisos e podem
subestimar ou superestimar os dados experimentais.
Figura 3. Estruturas de banda de Kohn-Sham e densidade estados (DOS) do politipo 2H-MoS2 próximo ao nível de Fermi utilizando as aproximações LDA-CAPZ (linhas pontilhadas em vermelho) e GGA-PBE (linhas sólidas em preto)
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
10
0 4 8 12
EN
ER
GIA
(eV
)
GGA (Eg=1.30 eV) to
LDA (Eg=0.70 eV) to
A H K M L H
DOS (electrons/eV)
2H-MoS2
GGA
LDA
Fonte: Elaboração própria
226
A Figura 4 apresenta o gráfico de estruturas de banda, com as
aproximações LDA e GGA, caracterizando a monocamada do MoS2 como
um semicondutor, assim como o cristal do dissulfeto de molibdênio
(Figuras 2 e 3), mas com band gap direto (K-K), em que obtivemos para a
aproximação LDA o valor de 1.88 eV e, com a aproximação GGA, o valor
de 1.73 eV. O aumento do gap de energia entre a monocamada (Figura 5)
e as redes cristalinas deve-se ao decréscimo da concentração de
portadores de carga, o que justifica a redução de mobilidade quando se
consideram poucas camadas ou apenas uma única camada (monocamada)
de MoS2.
Figura 4. Estruturas de banda de Kohn-Sham da monocamada de 2H-MoS2
próximo ao nível de Fermi utilizando as aproximações LDA (azul tracejado)
e GGA (vermelho contínuo)
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
10
12
MLH
En
erg
ia (
eV)
LDA (Eg= 1,888 eV)
GGA (Eg= 1,738 eV)
A M K
Fonte: elaboração própria
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
Figura 5. Representação da monocamada do 2H-MoS2
Fonte: elaboração própria
As Figuras 6 e 7 detalham a densidade de estados parcial dos
politipos 3R- e 2H-MoS2, respectivamente, no intervalo de energia de -5.0
eV à +5.0 eV, região próxima ao nível de Fermi (0 eV). As curvas sinalizam
as contribuições de cada orbital atômico dos átomos de Molibdênio e
Enxofre que foram calculadas com os funcionais GGA e LDA via DFT.
Próximo ao nível de Fermi, os picos PDOS evidenciam principalmente a
presença dos orbitais 4d do Molibdênio (Mo) e 3p do Enxofre (S) entre 0.0
eV e -2.0 eV; enquanto que, na região da bandas desocupadas (bandas de
condução), os orbitais predominantes são 5s do Molibdênio (Mo) e 4p do
Enxofre (S). A região acima de 5.0 eV em que aparecem bandas de energia
no DOS do politipo 2H-MoS2 resulta da presença dos orbitais 4p e 5s do
átomo de Mo, mas que não interferem no caráter semicondutor do politipo,
além de ser o precursor da monocamada de MoS2.
228
Figura 6. Densidade estados parcial do politipo 3R-MoS2 em função da
energia para o intervalo de -5,0 eV à +5,0 eV, perto do nível de Fermi
representado pela linha pontilhada vertical em 0,0 eV. As curvas sólidas e
tracejadas mostram as contribuições de cada átomo (Molibdênio-Mo e
Enxofre-S) calculadas através dos funcionais (a) GGA-PBE e (b) LDA-
CAPZ; sendo que as contribuições dos orbitais atômicos s, p e d são
representadas pelas linhas sólidas, tracejadas e pontilhadas,
respectivamente.
-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 50,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 50,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 50,0
0,5
1,0
1,5
2,0
-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 50,0
0,5
1,0
1,5
2,0
(b)
s
p
d
Mo-GGA
(a)3R-MoS2
Mo-LDA
s
p
d
S-GGA
PD
OS
(e
lectr
on
s/e
V)
ENERGIA (eV)
s
p
d
S-LDA
ENERGIA (eV)
s
p
d
Fonte: elaboração própria
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
Figura 7. Densidade estados parcial do politipo 2H-MoS2 em função da energia para o intervalo de -5,0 eV à +5,0 eV, perto do nível de Fermi representado pela linha pontilhada vertical em 0,0 eV. As curvas solidas e tracejadas mostram as contribuições de cada átomo (Molibdênio-Mo e Enxofre-S) calculadas através dos funcionais (a) GGA-PBE e (b) LDA-CAPZ; sendo que as contribuições dos orbitais atômicos s, p e d são representadas pelas linhas sólidas, tracejadas e pontilhadas, respectivamente.
-6 -4 -2 0 2 4 6 8 100,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
-6 -4 -2 0 2 4 6 8 100,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
-6 -4 -2 0 2 4 6 8 100,0
0,5
1,0
1,5
2,0
-6 -4 -2 0 2 4 6 8 100,0
0,5
1,0
1,5
2,0
(b)
s
p
d
Mo-GGA
(a)2H-MoS2
Mo-LDA
s
p
d
S-GGA
PD
OS
(e
lect
ron
s/e
V)
ENERGIA (eV)
s
p
d
S-LDA
ENERGIA (eV)
s
p
d
Fonte: elaboração própria
3.3 PROPRIEDADES VIBRACIONAIS: INFRAVERMELHO, RAMAN E
DISPERSÃO DE FÔNONS
Os espectros de infravermelho (IR) e Raman dos politipos 3R- e 2H-
do MoS2 são apresentados nas Figuras 6 a 10, respectivamente. Nas
Tabelas 2 e 3 aparecem os modos normais preditos com suas respectivas
representações irredutíveis e as atribuições dos modos ativos
230
infravermelho e Raman. Após os processos de otimização das estruturas
realizaram-se os cálculos via teoria de perturbação DFPT baseada no
formalismo de resposta linear utilizando potenciais de norma conservada
no funcional GGA-PBE.
A técnica de espectroscopia Raman refere-se ao efeito de
espalhamento de luz pela matéria, cujo campo elétrico associado à luz
induz uma vibração local das cargas. Esse espalhamento da luz é um
espalhamento elástico, ou seja, com a mesma frequência da radiação
incidente. Realizando-se um acoplamento entre o tensor polarizabilidade
e os modos vibracionais do material, a energia dos fótons espalhados será
diferente, originando o efeito Raman que, por sua vez, identifica o material
através dos modos vibracionais, essencial para o entendimento da
nanoestrutura do material. No caso da espectroscopia no infravermelho,
trata-se da energia absorvida na região de infravermelho do espectro
eletromagnético com intuito de também investigar a composição do
nanomaterial. Essa técnica (IR) consiste no fato de que as ligações
químicas possuem frequências de vibração específicas que correspondem
a níveis de energia das moléculas constituintes da nanoestrutura. À medida
que se registra a quantidade de energia absorvida ou espalhada numa faixa
de comprimentos de onda, pode se identificar os modos normais de
vibração.
Conforme a Figura, o pico de absorção IR mais intenso (dois) ocorre
em 372.34 cm-1, indicado como 372, para ambos os politipos 3R- e 2H-MoS2.
Isto está relacionado ao modo E no plano (3R-) e um modo E1u (2H-) no
plano, sendo que os átomos de Enxofre estão se movendo em fase na
direção oposta à do átomo de Molibdênio ao longo dos eixos b e a, e
perpendicular ao eixo c, em consonância com a literatura (MOLINA-
SÁNCHEZ; WIRTZ, 2011). O outro pico (dois) aparece em 454.46 cm-1 em
ambos os casos (3R- e 2H-MoS2), indicado como 454 cm-1 - 469.4 cm-1
(MOLINA-SÁNCHEZ; WIRTZ, 2011) - atribuído ao um modo A1 (3R-) e um
modo A2u (2H), sendo que o átomo de Enxofre está se movendo na direção
oposta ao átomo de Molibdênio ao longo do eixo c (COUTINHO et al., 2017;
MOLINA-SÁNCHEZ; WIRTZ, 2011).
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
Figura 8. Espectro infravermelho do politipo 3R-MoS2 (linha pontilhada em vermelho) e 2H-MoS2 (linha sólida em preto) no intervalo de 0 à 800 cm-1. Os números correspondem aos modos normais de vibração mostrados nas Tabelas 2 e 3.
0 100 200 300 400 500 600 700 800
0
50
100
150
200
250
300
350
454
372
Esp
ectr
o I
nfr
ave
rme
lho
(km
/mo
l)
Numero de onda (cm-1)
3R
2H
Fonte: elaboração própria
232
Tabela 2. Modos normais do 3R-MoS2 em k = 0. Representações irredutíveis
(Irrep) são indicadas, bem como os modos IR e Raman ativos.
Fonte: elaboração própria
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
Tabela 3. Modos normais do 2H-MoS2 em k = 0. Representações irredutíveis
(Irrep) são indicadas, bem como os modos IR e Raman ativos.
Fonte: elaboração própria
A Figura 9 apresenta o espectro de espalhamento Raman para o
politipo 3R-MoS2 no intervalo de 250 a 500 cm-1, com o pico mais intenso
em 372.34 cm-1, indicado por 372 (387.8 cm-1 (MOLINA-SÁNCHEZ; WIRTZ,
2011), cujo modo possui uma representação irredutível E. O segundo pico
mais intenso ocorre em 396.54cm-1 (indicado como 396) com
representação irredutível A1; e o terceiro pico pode ser visto em 276.56 cm-
1, indicado como 276 (288.7 cm-1(MOLINA-SÁNCHEZ; WIRTZ, 2011),
correspondendo ao modo E. A Figura 10 mostra os perfis do espectro de
espalhamento Raman calculados para o politipo 2H-MoS2, no intervalo de
0 a 500 cm-1. A principal diferença está na freqüência 13.71 cm-1 (indicado
como 13), que aparece relacionada ao politipo 2H-, atribuído a um modo
E2g devido à vibração das camadas rígidas adjacentes, enquanto os outros
modos vibracionais correspondem ao movimento dos grupos S-Mo-S
perpendicular ao eixo c, exceto para o modo A1g (ao longo do eixo c). Na
prática, encontramos as mesmas autofrequências entre a absorção
234
infravermelho e o espalhamento Raman, exceto para o modo E2g na Figura
10, para o politipo 2H- do MoS2, devido às interações intermoleculares
(entre camadas) conhecidas como Davydov splitting (DAVYDOV, 2008),
que é tipicamente observado em cristais de camadas (layered crystals).
Figura 9. Espectro Raman do politipo 3R-MoS2 no intervalo de 250 a 500 cm-1. Os números correspondem aos modos normais de vibração mostrados na Tabela 2
250 300 350 400 450 500
A14
54
E (2)
Inte
nsid
ad
e R
am
an
(a
.u.)
Numero de onda (cm-1)
GGA-PBE
276
372
396
E (2)
A1
Fonte: elaboração própria
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
Figura 10. Espectro Raman do politipo 2H-MoS2 no intervalo de 0 a 500 cm-1. Os números correspondem aos modos normais de vibração mostrados na Tabela 3.
Fonte: elaboração própria
As curvas de dispersão de fônons (Figura 11) ao longo de alguns
pontos de alta simetria na 1ª zona de Brillouin (lado esquerdo) e a DOS
total (lado direito) para os politipos 3R- e 2H- do MoS2 são praticamente
idênticas no intervalo de frequência de 0 a 500 cm-1. Isto indica que a
estrutura de fônons é estável, consequentemente a célula primitiva está
convergida no estado de mínima energia, pois todas as frequências são
positivas. Os principais comportamentos das curvas de dispersão estão na
presença de duas regiões de frequência, bem definidas, de 0 a 240 cm-1,
com contribuições de três ramos acústicos. Conforme encontramos na
literatura (MOLINA-SÁNCHEZ; WIRTZ, 2011) nas quais as curvas possuem
comportamento linear quando próximas ao ponto de alta simetria Γ; e a
região de 260 a 460 cm-1, após um gap de 42 cm-1, correspondente ao caso
dos modos A1g (fora do plano) e E2g (no plano). No lado direito da Figura
11, retrata-se o espectro da densidade de estado de fônons, cujos picos
estão relacionados aos modos correspondentes para cada região.
0 100 200 300 400 500
250 300 350 400 450
GGA-PBE
RA
MA
N I
NT
EN
SIT
Y (
a.u
.)
WAVENUMBER (cm-1)
276
372
396
A1g
E2g
(2)
E1g
(2)
Inte
nsid
ad
e R
am
an
(a
.u.)
Numero de onda (cm-1)
13
276 372
396
E2g
(2)
236
Figura 11. Curvas de dispersão de fônons (lado esquerdo) e a densidade de estados de fônon (DOS) (lado direito) das estruturas 3R-MoS2 (linha sólida em preto) e 2H-MoS2 (linha pontilhada em vermelho) no intervalo de frequência de 0 a 500 cm-1, calculadas utilizando o funcional de troca-correlação GGA-PBE-OPIUM.
0
100
200
300
400
500 2H
3R
Fre
qu
encia
(cm
-1)
A KH M L H
DOS(1/cm-1) x 10
-3
0 4 8 12
Fonte: elaboração própria
4 CONCLUSÕES
Neste estudo, via simulação computacional, realizamos a
otimização de geometria, calculamos as propriedades estruturais,
eletrônicas, espectros infravermelho e Raman e dispersão de fônons dos
politipos (fases) 3R- e 2H- do dissulfeto de molibdênio (MoS2) utilizando
os funcionais de troca-correlação GGA-PBE e LDA-CAPZ empregados nos
cálculos DFT e DFPT. Verificamos quanto aos parâmetros de rede que a
aproximação GGA superestima os valores e a aproximação LDA subestima
em comparação aos dados experimentais, mas que resultam em precisão
na estimativa de gap de energia evidenciando o caráter semicondutor para
as nanoestruturas cristal e monocamada de 2H-MoS2. As frequências
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
obtidas nos espectros infravermelho e Raman estão em consonância com
resultados teóricos e experimentais, com as mesmas autofrequências entre
a absorção IR e espalhamento Raman, devido às interações
intermoleculares conhecidas como Davydov splitting, exceto para o modo
Eg no espectro Raman para a fase 2H-MoS2. Finalmente, com a dispersão
de fônons apresentou duas regiões de freqüência bem definidas, sem a
presença de freqüências negativas, indicando a estabilidade dinâmica dos
nossos sistemas.
AGRADECIMENTOS
À Fundação de Amparo à Pesquisa e ao Desenvolvimento Científico
e Tecnológico do Maranhão – FAPEMA.
REFERÊNCIAS
ATACA, C.; SAHIN, H.; CIRACI, S. Stable, Single-Layer MX2 Transition-Metal Oxides and Dichalcogenides in a Honeycomb-Like Structure. The Journal of Physical Chemistry C, v. 116, p. 8983-8999, mar. 2012.
BERTOLAZZI, S.; BRIVIO, J.; KIS, A. Stretching and Breaking of Ultrathin MoS2. ACS Nano, v. 5, p. 9703-9709, nov. 2011.
CASTELLANOS-GOMEZ, A.; POOT, M.; STEELE, G.A.; VAN DER ZANT, H.S.J.; AGRAÏT, N.; RUBIO-BOLLINGER, G. Elastic Properties of Freely Suspended MoS2 Nanosheets. Advanced Materials, v. 24, p. 772-775, jan. 2012.
COUTINHO, S.S.; TAVARES, M.S.; BARBOZA, C.A.; FRAZÃO, N.F.; MOREIRA, E.; AZEVEDO, D.L. 3R and 2H polytypes of MoS2: DFT and DFPT calculations of structural, optoelectronic, Vibrational and thermodynamic properties. Journal of Physics and Chemistry of Solids, v. 111, p. 25-33, 2017.
DAVYDOV A. S. Theory of absorption spectra of molecular crystals. Ukrainian Journal of Physics. v. 58, p.65-70, Special Issue, 2008.
DICKINSON, R.G.; PAULING, L. The Crystal Structure of Molybdenite. Journal of the American Chemical Society, v. 45, p. 1466-1471, jun. 1923.
GHORBANI-ASL, M.; BORINI, S.; KUC, A.; HEINE, T. Strain-dependent modulation of conductivity in single-layer transition-metal
238
dichalcogenides. Physical Review B, v. 87, p. 235434-1--235434-6, jun. 2013.
HUANG, X.; ZENG, Z.; ZHANG, H. Metal dichalcogenide nanosheets: preparation, properties and applications. Chemical Society Reviews, v. 42, p. 1934-1946, jan. 2013.
JOHARI, P.; SHENOY, V.B. Tuning the Electronic Properties of Semiconducting Transition Metal Dichalcogenides by Applying Mechanical Strains. ACS Nano, v. 6, p. 5449-5456, maio 2012.
MARGULIS, L.; SALITRA, G.; TENNE, R.; TALIANKER, M. Nested fullerene-like structures. Nature, v. 365, p. 113-114, set. 1993.
MAS-BALLESTÉ, R.; GÓMEZ-NAVARRO, C.; GÓMEZ-HERRERO, J.; ZAMORA, F. 2D materials: to graphene and beyond. Nanoscale, v. 3, p. 20-30, set. 2011.
MOLINA-SÁNCHEZ A.; WIRTZ L. Phonons in single-layer and few-layer MoS2 and WS2. Physical Review B, v. 84, p. 155413, out. 2011.
RADISAVLJEVIC, B.; KIS, A. Mobility engineering and a metal-insulator transition in monolayer MoS2. Nature Materials, v. 12, p. 815-820, jun. 2013.
SCHÖNFELD, B.; HUANG, J.J.; MOSS, S.C. Anisotropic mean-square displacements (MSD) in single crystal of 2H- and 3R-MoS2. Acta Crystallographica B, v.B39, p. 404-407, 1983.
TENNE, R.; MARGULIS, L.; GENUT, M.; HODES, G. Polyhedral and cylindrical structures of tungsten disulphide. Nature, v. 360, p. 444-446, dez. 1992.
WANG, Q.H.; KALANTAR-ZADEH, K.; KIS, A.; COLEMAN, J.N., STRANO, M.S. Electronic and optoelectronic of two-dimensional transition metal dichalcogenides. Nature Nanotechnology, v. 7, p. 699-712. nov. 2012.
WYPYCH, F. Dissulfeto de Molibdênio, Um Material Multifuncional e Surpreendente. Química Nova, v. 25, n. 1, p. 83-88, 2002.
XU, M.; LIANG, T.; SHI, M.; CHEN, H. Graphene-Like Two-Dimensional Materials. Chemical Reviews, v. 113, p. 3766-3798, jan. 2013.
YUN, W.S.; HAN, S.W.; HONG, S.C.; KIM, I.G.; LEE, J.D. Thickness and strain effects on electronic structures of transition metal dichalcogenides: 2H-MX2 semiconductors (M = Mo, W; X = S, Se, Te). Physical Review B, v. 85, p. 033305-1—033305-5, jan. 2012.
ZHOU, Y.; WANG, Z.; YANG, P.; ZU, X.; YANG, L.; SUN, X.; GAO, F. Tensile Strain Switched Ferromagnetism in Layered NbS2 and NbSe2. ACS Nano, v. 6, p. 9727-9736, out. 2012.
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
CAPÍTULO 13
SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DE ÓXIDOS CERÂMICOS À
BASE DE MCr2O4, DOPADOS COM COBRE POR PROCESSO
QUÍMICO
Marcelo Moizinho Oliveira1
Meirinalva Batista Miranda Coelho2 José Hilton Gomes Rangel3
Emílio Azevedo4 1 Professor Titular do Departamento Acadêmico de Química do IFMA Campus São Luís Monte Castelo e professor dos Programas de Pós-Graduação e Engenharia de Materiais e Pós-Graduação em Química. 2 Professora do IFMA Campus Codó. 3 Professor Titular do Departamento Acadêmico de Química do IFMA Campus São Luís Monte Castelo e professor dos Programas de Pós-Graduação em Química. 4 Professor do Departamento Acadêmico de Química do IFMA Campus São Luís Monte Castelo.
RESUMO
Pigmentos cerâmicos são compostos de natureza inorgânica. Dentre esses compostos, destacam-se as estruturas cristalinas do tipo espinélio que são amplamente utilizadas no desenvolvimento de pigmentos estáveis e quimicamente inertes. Este trabalho investigou as propriedades estruturais e ópticas de pós cerâmicos à base de CuCr2O4, obtidos pelo método dos precursores poliméricos e da combustão. Na obtenção dos pós por combustão, foram misturadas quantidades estequiométricas dos reagentes nitrato de cobre [Cu(NO3)2], nitrato de cromo [Cr(NO3)3] e ureia [(NH2)2CO], como combustível. Para o método dos precursores poliméricos, foram utilizadas quantidades estequiométricas de nitrato de cobre [Cu(NO3)2] e nitrato de cromo [Cr(NO3)3] como fonte precursora dos metais, ácido cítrico (C6H8O7) e etilenoglicol (C2H6O3) na quelação e poliesterificação, respectivamente. Os pós, obtidos após tratamento térmico nas temperaturas de 500 a 1100 ºC por 2h, foram caracterizados por difração de raios X (DRX), Espectroscopia na Região do Infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), Microscopia Eletrônica de Varredura com canhão de elétrons por emissão de campo (MEV-FEG), Energia
240
dispersiva de Raios X (EDX), Fluorescência de Raios X (FRX), Espectroscopia por Reflectância difusa e Análise de Colorimetria. Os padrões de difração evidenciaram fase pura de CuCr2O4, nas temperaturas de 900 oC e 1000 oC para os pós resultantes da reação de combustão e, no intervalo de 700 oC a 900 oC, para os pós sintetizados pelo método dos precursores poliméricos. As micrografias revelaram comportamento semelhante para os dois métodos, originando majoritariamente cristais octaédricos no intervalo de 500 a 1000 oC e, a 1100 oC, cristais hexagonais em formato de placas e poliedros irregulares. Quanto à reflectância difusa, uma forte absorção foi observada em toda a região do espectro visível, sugerindo pós com tonalidade escura. Baixos valores dos parâmetros colorimétricos, L*, a* e b*, confirmaram esses resultados. Os testes de aplicação em matriz cerâmica confirmaram a eficácia dos pós como pigmentos.
Palavras-chave: Pigmentos cerâmicos. Precursores poliméricos. Reação de
combustão. Cromita de cobre.
1 INTRODUÇÃO
Com o desenvolvimento tecnológico da indústria cerâmica de
revestimentos, existe grande interesse na produção de esmaltes e
pigmentos uma vez que estes são, em parte, responsáveis pelas principais
características estéticas do produto acabado, constituindo uma expressiva
parcela no custo final destes materiais (ALBUQUERQUE et al., 2016;
CASQUEIRA, 2008).
Os óxidos de cromo são amplamente empregados como pigmentos
em tintas, revestimentos, esmaltes, coberturas cerâmicas, elementos
aditivos em concreto e outros produtos para construção, em que a cor é a
principal referência. A variedade de estados de oxidação do cromo, as
diferentes redes hospedeiras em que se encontra e as condições de síntese
explicam sua versatilidade nas propriedades colorimétricas dos
compostos.
Pigmentos verdes de óxido de cromo (Cr2O3) apresentam algumas
limitações devido à tendência de volatilização durante o processo de
queima. Contudo, resultados satisfatórios são obtidos quando este é
associado a outras estruturas, formando sistemas como as cromitas,
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
óxidos mistos de estrutura do tipo espinélio normal. No caso da associação
com íons de cobre, origina-se a cromita de cobre (ABREU, 2006;
MATULKOVA et al., 2015).
Diferentes métodos conduzem à obtenção da cromita de cobre
(CuCr2O4), dentre eles destacam-se o método cerâmico convencional, co-
precipitação, sol-gel, Pechini, síntese hidrotérmica e reação de combustão
em solução. A maioria destes métodos apresenta limitações
principalmente em relação às altas temperaturas e tempo de reação
(DURRANI et al., 2012). O processo de síntese, o tempo e a temperatura de
calcinação terão influência direta nas características do material resultante
(SADEK et al., 2014).
O uso de métodos que empregam baixas temperaturas e que
possibilitem a formação de partículas cada vez menores têm sido de
grande importância na síntese de espinélios. Esses compostos são
geralmente sintetizados a altas temperaturas, pelo método cerâmico
tradicional (CUI; ZAYAT; LEVY, 2005; DOLLASE; O’NEILL, 1997). O método
Pechini (1967) e suas modificações, com base em precursores poliméricos,
apresenta-se como excelente alternativa, por permitir a produção de
óxidos homogêneos, sem exigência de calcinação a alta temperatura, bom
controle estequiométrico e tamanho da partícula (GENG et al., 2012;
KAKIHANA; YOSHIMURA, 1999).
Outro método que se revela promissor na síntese de pigmentos é a
reação de combustão em solução, que vem se destacando por permitir a
formação de pós cerâmicos com boa homogeneidade química, elevada
pureza, baixa temperatura de processamento, possibilidade de controle do
tamanho e morfologia das partículas. Além disso, é um método simples,
não necessitando de grandes aparatos experimentais nem múltiplas etapas
e, ainda, sem maiores danos ambientais (GENG et al., 2012; KIMINAMI,
2001).
Este trabalho teve como principal objetivo sintetizar pigmentos
cerâmicos à base da cromita de cobre e avaliar a influência da temperatura
na estabilidade química destes compostos, a partir de estudo comparativo
entre os pós obtidos pelos métodos dos precursores poliméricos e reação
de combustão em solução. Para isto, foram realizadas as calcinações dos
242
pós obtidos em diferentes temperaturas; o estudo das propriedades
estruturais, morfológicas, químicas e ópticas por meio das técnicas de
Difração de Raios X (DRX), Espectroscopia na Região do Infravermelho
com transformada de Fourier (FTIR), Microscopia Eletrônica de Varredura
com canhão de elétrons por emissão de campo (MEV-FEG), Energia
dispersiva de Raios X (EDX), Fluorescência de Raios X (FRX), Reflectância
Difusa e coordenadas colorimétricas L*, a*, b* com base no método CIE-
L*, a*,b*; aplicação dos pigmentos em matriz cerâmica para avaliação da
aplicabilidade e estabilidade após incorporação nos vidrados.
2 METODOLOGIA
Na preparação dos pós cerâmicos, foram empregados os métodos
dos precursores poliméricos e reação de combustão em solução. Para o
método dos precursores poliméricos foram utilizadas quantidades
estequiométricas de nitrato de cobre trihidratado (0,064 mols) e nitrato
de cromo nonahidratado (0,129 mols), como fonte dos metais, além de
ácido cítrico (0,583 mols) e etilenoglicol (0,241 mols), na quelação e
poliesterificação, respectivamente. Os nitratos foram utilizados por
apresentarem alta solubilidade em meio aquoso.
A relação mássica de etilenoglicol/ácido cítrico foi de 60g/40g,
enquanto que a razão molar (ácido cítrico: metal) utilizada foi de 3:1.
Inicialmente, o ácido cítrico foi diluído em água sob agitação constante,
com temperatura entre 70 e 90 oC. Após completa dissolução, foi
adicionado lentamente o nitrato de cromo e, posteriormente (após 10
minutos), o nitrato de cobre, previamente dissolvido em água. Em seguida,
foi adicionado o etilenoglicol, a fim de possibilitar a polimerização pela
reação de esterificação. A resina formada foi tratada a 350 oC por 2 h, com
taxa de aquecimento de 10ºC.min-1, sob atmosfera ambiente em forno
mufla.
Após a polimerização, a resina foi pré-calcinada a 350 oC por duas
horas, a uma razão de aquecimento de 10 oC.min-1 em forno mufla para
obtenção do precursor amorfo. Esse material foi desaglomerado em
almofariz de ágata, dividido em partes iguais e submetido a um segundo
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
tratamento a diferentes temperaturas (500, 600, 700, 800, 900, 1000 e
1100o C) por duas horas, com razão de aquecimento a 10 oC.min-1 em
atmosfera ambiente.
Para obtenção dos pós cerâmicos, a partir da reação de combustão
em solução, foram misturadas as seguintes quantidades estequiométricas
dos reagentes: 0,021 mols de nitrato de cobre trihidratado, 0,042 mols de
nitrato de cromo nonahidratado e 0,144 mols de ureia como combustível.
Após a completa dissolução dos nitratos com o combustível, houve a
formação de uma emulsão, a qual foi colocada em forno mufla, pré-
aquecido a 400 °C para autoignição, permanecendo por 10 minutos, a fim
de garantir que a reação ocorresse completamente. Após essa etapa, os
pós foram desaglomerados em almofariz de ágata, separados em partes
iguais e posteriormente, tratados termicamente a temperaturas de 500,
600, 700, 800, 900, 1000 e 1100o C, por 2 h com taxa de aquecimento de
10 oC.min-1 sob atmosfera ambiente em forno mufla.
Para avaliar aplicabilidade e a estabilidade do pigmento ao ser
incorporado em matriz cerâmica, preparou-se os revestimentos a partir da
mistura dos pós obtidos nas temperaturas de 1000 e 1100 oC pelos dois
métodos de síntese, com vidrados matte e transparente, na proporção de
2% em massa do pigmento para 98% do vidrado. Os componentes foram
homogeneizados e dispersados em água e, em seguida, aplicados sobre o
suporte cerâmico recoberto com engobe e previamente umedecidos. As
peças foram submetidas a um ciclo de queima de 30 minutos à
temperatura de 1100 oC em forno mufla.
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
3.1 DIFRAÇÃO DE RAIOS X (DRX) E TAMANHO DO CRISTALITO
A Figura 1(i) apresenta os difratogramas das amostras obtidas pelo
método dos precursores poliméricos e calcinadas nas temperaturas de 500
a 1100oC. Nas temperaturas de 500 e 600oC (Figuras 1(i)a e 1(i)b) são
observados picos de difração correspondentes ao espinélio de estrutura
tetragonal CuCr2O4 (PDF 034-0424) e, como fase secundária, Cr2O3 (PDF
038-1479); no intervalo de 700 a 900 oC (Figura 3.1(i)(d-e) fase única de
244
CuCr2O4; a 1000oC, os padrões de difração mostram as fases CuCr2O4 e
CuCrO2 (PDF 039-0247), cuja estrutura é denominada delafossita
enquanto que a 1100 oC (Figura 3.1(i)g) os picos indexados são referentes
a CuCrO2 e Cr2O3. Estudos indicam que, a baixas temperaturas, a cromita
de cobre apresenta relativa estabilidade. Entretanto, em temperaturas
superiores a 900 oC, o composto tem tendência à decomposição nas fases
CuCrO2 e Cr2O3 (JACOB; KALE; IYENGAR, 1986; LI; CHENG, 2007;
STROUPE, 1949).
Na Figura 1(ii) estão dispostos os difratogramas das amostras
obtidas por reação de combustão e calcinadas no intervalo de 500 a 1100 oC. Os padrões de difração de raios X mostram fase pura de CuCr2O4 nas
temperaturas de 900 e 1000 oC (Figuras 1(ii)e e 1(ii)f); em 500 e 600 oC
(Figuras 1(ii)a e 1(ii)b) as fases observadas foram CuO (PDF 041-0254) e
Cr2O3. No entanto, a 600 oC verifica-se o início de formação da fase de
CuCr2O4. A 700 e 800 oC (Figura 1(ii)c e 1(ii)d) as fases indexadas foram
CuCr2O4 e Cr2O3, semelhantes às observadas nas temperaturas de 500 e
600 oC no primeiro método. O mesmo pode ser verificado a 1100 oC (Figura
1(ii)g).
Com a análise dos resultados obtidos e os dados da literatura, foi
possível inferir que a temperatura atingida durante a reação de combustão
não foi suficiente para a formação completa da fase espinélio CuCr2O4, o
que possivelmente poderá estar relacionado às características intrínsecas
do sistema de reação associadas ao recipiente utilizado e ainda à fonte
externa de calor (GENG et al., 2012; KIMINAMI, 2001).
Os difratogramas das amostras obtidas pelos dois métodos, em se
tratando da intensidade e largura dos picos, apresentaram perfis
ligeiramente diferentes com o aumento da temperatura. Os picos de
difração das fases obtidas por combustão se mostram mais estreitos e de
maior intensidade, quando comparados aos difratogramas das amostras
obtidas pelo método dos precursores poliméricos.
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
Figura 1. Difratogramas das amostras obtidas por precursores poliméricos (i) e reação de combustão (ii), sendo: (a) 500 °C; (b) 600 °C; (c) 700 °C; (d) 800 °C; (e) 900 °C; (f) 1000 °C; (g) 1100 °C
(i) (ii)
Fonte: elaboração própria
Na Tabela 1 é possível observar o aumento no tamanho médio do
cristalito com o acréscimo da temperatura de calcinação para os dois
métodos. Os valores são referentes ao pico de maior intensidade da fase
CuCr2O4. Os autores Geng et al. (2012), Hosseini, Abazari e Gavi et al.
(2014) e Sathiskumar, Thomas e Madras (2012). Entre outros, assim como
o presente estudo, verificaram a influência significativa da temperatura
sobre o crescimento do cristalito.
Segundo Silva (2011), fatores como o tempo de combustão e a
temperatura máxima de chama durante a reação determinam o tamanho
médio do cristalito. O autor sugere que o crescimento dos cristalitos será
mais favorecido quanto maior for o tempo e a temperatura de combustão
e que o aumento excessivo da temperatura pode provocar uma pré-
sinterização do material resultando em maiores tamanhos de cristalito.
246
Tabela 1. Resultados dos tamanhos dos cristalitos obtidos em função da
temperatura de calcinação
Tamanho médio de cristalito (nm) por método de síntese
Temperatura de calcinação (oC)
600 700 800 900 1000
Precursores poliméricos 22,49 34,40 51,14 71,47 78,62
Reação de combustão 36,12 36,23 44,05 51,44 58,60
Fonte: Elaboração própria
3.2 ESPECTROSCOPIA NA REGIÃO DO INFRAVERMELHO COM
TRANSFORMADA DE FORRIER (FTIR)
Os espectros observados apresentam bandas características de
vibração de (Cr2O4)2- no intervalo de 500 a 620 cm-1. Essas bandas
correspondem ao alongamento de vibrações das ligações Cr – O – Cu e Cr
– O de CuCr2O4 (BESHKAR; ZINATLOO-AJABSHIR; SALAVATI-NIASARI,
2015).
Para as amostras obtidas pelo método dos precursores poliméricos,
é possível identificar quatro bandas no intervalo de 690 a 480 cm-1. Em
torno de 510 cm-1, há início de formação de uma banda de vibração no
espectro da amostra calcinada a 500 oC, sendo deslocada para 520 cm-1 a
600 oC, 524 cm-1 nas temperaturas de 700 e 800 oC e para 527 cm-1 a 900
e 1000 oC. Uma segunda banda é evidenciada a 610 cm-1 a partir de 600 oC,
que se mantém praticamente na mesma posição até 1000 oC. A terceira a
560 cm-1 nas temperaturas de 800 a 1000 oC e, uma última, a
aproximadamente 700 cm-1.
Comportamento semelhante é observado para as amostras obtidas
pela reação de combustão em solução com pequenas variações nas
posições das bandas que se referem às ligações metal-oxigênio. No
entanto, apresentam menor definição no intervalo de 600 a 900 oC. Vale
inferir que há uma mudança no perfil do espectro da amostra calcinada a
500 oC quando comparada ao primeiro método, apresentando uma
primeira banda em torno de 553 cm-1. A banda de vibração referente à
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
ligação Cr – O na temperatura de 1100 oC decresce e se desloca. Esse
comportamento pode ser explicado pela mudança de estrutura com
formação de CuCrO2, como observados nos difratogramas de raios X
(Figura 3.1). O mesmo pode ser observado nos espectros das amostras
obtidas pelo método dos precursores poliméricos.
Os resultados observados nos espectros de transmitância na região
do infravermelho para as amostras obtidas pelo método dos precursores
poliméricos e reação de combustão em solução corroboram com a
literatura, como pode ser visto nos trabalhos de Bajaj, Sharma e Bahadur
(2013), que observaram bandas referentes ao alongamento das ligações Cr
– O – Cu e Cr – O (557 cm-1) e alargamento assimétrico (516 cm-1) de uma
banda a 500 cm-1, característica de Cu – O. Geng et al. (2012) indicaram
que bandas a 610 e 510 cm-1 correspondem ao alongamento da ligação Cr
– O; Beshkar, Zinatloo-Ajabshir e Salavati-Niasari (2015) relataram bandas
a 529 e 551 cm-1 referentes às ligações Cu – O e Cr – O, respectivamente.
3.3 MICROSCOPIA ELETRÔNICA DE VARREDURA COM CANHÃO DE
ELÉTRONS POR EMISSÃO DE CAMPO (MEV-FEG)
Por meio das micrografias (Figuras 2a e 2b) das amostras obtidas
pela rota dos precursores poliméricos submetidas a tratamento térmico de
500 e 600 oC, é possível observar aglomerados de partículas com formato
de poliedros irregulares. No intervalo de 700 – 1000 oC (Figuras 2c – 2f),
essas partículas tendem à coalescência e apresentam morfologias mais
definidas com formatos de poliedros como octaédricos e romboédricos
cúbicos.
As amostras preparadas por reação de combustão (Figura 3(a-g)
são semelhantes às obtidas pelo método dos precursores poliméricos
(Figuras 2(a-g). Contudo, a micrografia da amostra a 500 oC (Figura 3a)
apresenta aglomerados com partícula de contornos arredondados e
presença de poros. A de 600 oC (Figura 3b) os poros desaparecem.
248
Figura 2. Micrografias das amostras obtidas por precursores poliméricos
tratadas termicamente: (a) 500 °C; (b) 600 °C; (c) 700 °C; (d) 800 °C; (e)
900 °C; (f) 1000 °C; (g) 1100 °C.
Fonte: Elaboração própria
No processo de combustão há uma evolução de gases muito maior
em comparação ao método dos precursores poliméricos que tendem a
formar mais aglomerados, por consistir em polimerização, o que leva à
formação de menor volume de poros no material. Os poros microscópicos
formados na combustão mantêm o pó fracamente aglomerado (GENG et
al., 2012; MALI; ATAIE, 2005; SILVA, 2011).
As micrografias que se referem à calcinação a 1100 oC (Figura 2g e
3g) das amostras obtidas pelos dois métodos de síntese confirmaram a
formação da fase majoritária de CuCrO2, caracterizada pela presença de
partículas com formato hexagonal, tipo placas de estrutura do tipo
delafossita e fase secundária Cr2O3, o que pode ser evidenciado pela
presença de partículas com formato poliédrico irregular. Conforme a
a b
d
c
f e
g
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
literatura, a temperatura de calcinação desempenha um papel significativo
no controle da morfologia e tamanho das partículas do material
(BESHKAR; ZINATLOO-AJABSHIR; SALAVATI-NIASARI, 2015).
Figura 3. Micrografias das amostras obtidas por reação de combustão
tratadas termicamente: (a) 500 oC; (b) 600 oC; (c) 700 oC; (d) 800 oC; (e)
900 oC; (f) 1000 oC; (g) 1100 oC
Fonte: Elaboração própria
e
250
3.4 ENERGIA DISPERSIVA DE RAIOS X (EDX) E FLUORESCÊNCIA DE
RAIOS X (FRX)
O estudo por Energia dispersiva revelou que os elementos estão
bem distribuídos no material sintetizado, considerando as transições de
fase que ocorrem no processo reacional. No geral, a relação
estequiométrica Cu/Cr = 0,5 na preparação do material cerâmico pode ser
evidenciada.
Os resultados da análise qualitativa da composição dos pigmentos
através da técnica de Fluorescência de Raios X (FRX) permitiram
identificar a composição química dos pigmentos e variações da
composição decorrentes do tratamento térmico empregado na síntese do
pigmento. Este resultado é esperado pela ocorrência de transições de
fases à medida que as amostras são submetidas à calcinação em diferentes
temperaturas.
Considerando que o percentual teórico dos elementos está em
torno de 27, 44% para o Cu e 44,91% para Cr, pode-se inferir que há uma
correlação entre os valores obtidos na análise por FRX e os dados teóricos
percentuais desses elementos. Este fato é verificado nas temperaturas com
fases puras do composto CuCr2O4 nos dois métodos, conforme dados da
difração de raios X. Os resultados das amostras preparadas por combustão
se encontram mais próximos dos valores teóricos, o que revela um melhor
controle estequiométrico quando comparados aos resultados por
precursores. Neste caso, as condições experimentais inerentes ao método
possivelmente levaram a tais resultados.
Segundo a literatura, na preparação de pós à base de cromita de
cobre a composição da fase está diretamente relacionada com a razão
molar de Cu/Cr nos reagentes de partida, segundo o método empregado
e o tratamento térmico, o que irá influenciar na cristalinidade das fases
obtidas (HOSSEINI; ABAZARI; GAVI, 2014; LI; CHENG, 2007).
Com os resultados das fases cristalinas obtidas neste trabalho é
possível inferir que estes se assemelham aos dados do estudo de Lim, Desu
e Rastogi (2008). Os autores, relataram a partir da análise de uma seção
do diagrama ternário de fase isobárica do sistema Cu2O – Cr2O3 – CuO, a
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
formação dos óxidos mistos CuCr2O4 e CuCrO2 numa relação Cu/Cr de
aproximadamente 1; CuO e CuCr2O4 em temperaturas mais baixas com
deficiência de Cr2O3 e CuCr2O4 não estequiométrica com excesso de Cr2O3
na relação Cu/Cr < 1.
Há de se considerar que estudos sobre a preparação de óxidos a
partir de diferentes métodos à base do sistema Cu2O – Cr2O3 – CuO relatam
que variáveis termodinâmicas como temperatura, pressão parcial de O2 e
energia livre do sistema têm influência direta no equilíbrio das fases e no
processo de preparação dos óxidos à base de Cr e Cu (AMRUTE et al., 2013;
JACOB; KALE; IYENGAR, 1986; LIM; DESU; RASTOGI, 2008). Assim, os
resultados deste estudo corroboram com o diagrama de fase do sistema
Cu2O – Cr2O3 – CuO, bem como com os dados da literatura.
3.5 REFLECTÂNCIA DIFUSA E COORDENADAS COLORIMÉTRICAS
O estudo da reflectância na região do visível mostra uma forte
absorção em toda a região do espectro visível e, como consequência, a
baixa reflexão, evidenciando a formação de pós com tonalidade escura
para os dois métodos. Esses resultados são confirmados pelos baixos
valores dos parâmetros colorimétricos, L*, a* e b*.
As curvas de reflectância das amostras a 500 oC obtidas pelo
método da combustão e precursores poliméricos mostram valores que
variam em toda região do visível de 5,68 - 8,36% e 6,04 - 7,13%,
respectivamente. As amostras apresentam tonalidade cinza. A 600 oC é
possível identificar comportamentos distintos para os dois métodos. Há
uma diminuição significativa no percentual de reflectância das amostras
obtidas por combustão, entre 2,98 e 3,21%, com consequente aumento da
absorção e mudança na tonalidade do pigmento de cinza para preta. No
entanto, na curva do pigmento sintetizado na mesma temperatura por
precursores não há mudanças significativas. Os valores estão entre 5,27 –
6,30%, permanecendo a tonalidade cinza, semelhante à obtida na
temperatura de 500oC.
Com o aumento da temperatura para 700oC observa-se um
comportamento diferente nos valores para a amostra sintetizada por
252
combustão, com reflectância máxima obtida em torno de 3,47%. O mesmo
comportamento não é observado na curva obtida por precursores
poliméricos, a qual apresenta o máximo de 6,20%. No intervalo de 800 a
1000oC, o comportamento das amostras apresenta forte semelhança com
aumento da intensidade de absorção e diminuição dos valores da
reflectância. Esses resultados comprovam a predominância da fase
espinélio de CuCr2O4. Vale inferir que a 900oC, o percentual mínimo de
reflectância observado é de 2,52% para os dois métodos e o máximo de
2,88 e 2,98% para combustão e precursores, respectivamente.
As cores mais escuras, de maior intensidade, foram apresentadas
pelos materiais calcinados a 900 e 1000oC (combustão) e 700 a 900oC
(precursores), o que confirma um material monofásico de CuCr2O4 de
coloração preta. Na temperatura de 1100oC, os valores da reflectância
voltam a aumentar ficando no intervalo de 4,5 - 8,8% (combustão) e 5,07
– 9,63% (precursores). Os resultados das medidas colorimétricas podem
ser verificados pela variação nos valores dos parâmetros L*, a* e b*, o que
resulta em um material de coloração verde, segundo os valores negativos
da coordenada a*, evidenciados nas medidas a partir da fonte iluminante
D65/10o. As bandas de absorção e reflexão características, observadas na
faixa de 450 – 650 nm, confirmam esses dados, indicando que o material
está refletindo na região do verde.
As coordenadas cromáticas dos pigmentos, obtidos pelos métodos
da combustão e precursores poliméricos a partir da calcinação no intervalo
de temperatura de 500 a 1100 oC, confirmam o estudo da reflectância
difusa. O parâmetro L*, que mede a luminosidade das amostras, apresenta
valores indicativos de pigmentos escuros variando entre 18 a 31,2.
3.6 TESTE DE APLICAÇÃO DOS PIGMENTOS
Na incorporação nos vidrados cerâmicos (matte e transparente),
com posterior revestimento das peças dos pós pigmentantes (Figura 4), é
possível perceber comportamento semelhante quanto à tonalidade na
temperatura de 1100oC, mas o mesmo não ocorre a 1000oC. Vale destacar
que a 1100oC os pigmentos apresentaram as mesmas fases cristalinas nos
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
dois métodos de síntese. O mesmo não aconteceu para a temperatura de
1000oC como mostraram as Figuras 1(i)f e 2(ii)f referentes aos
difratogramas de raios X (Figura 1). Diversos fatores podem exercer
influência na estabilidade dos pigmentos, entre eles o meio no qual está
disperso (base vítrea) e as condições de queima após revestimento de uma
peça cerâmica (GOMES, 2005).
Figura 4. Imagens dos pigmentos incorporados ao vidrado cerâmico e revestimento das peças cerâmicas.
Fonte: elaboração própria
4 CONCLUSÃO
Os resultados obtidos na pesquisa indicaram que a síntese dos
pigmentos foi favorecida nos dois métodos experimentados, apresentando
semelhantes resultados no que diz respeito tanto às características
estruturais quanto ópticas. Os padrões de Difração de raios X apontaram
picos de reflexão da fase de CuCr2O4 em quase todas as amostras, com
exceção das temperaturas de 500oC para a combustão e 1100oC nos dois
processos. A variação da temperatura provocou o aumento no tamanho
254
médio do cristalito e aparecimento de bandas características da cromita
de cobre nos espectros no infravermelho em torno de 500 a 600 cm-1
relacionadas às ligações metal – oxigênio, o que foi confirmado pela análise
de DRX. As micrografias revelaram cristais com morfologia de poliedros
octaédricos e romboédricos no intervalo de 500 a 1000oC, e a 1100oC
cristais hexagonais em formato de placas e poliedros irregulares para os
pigmentos preparados pelos dois métodos. A microanálise por EDX e FRX
revelou uma estequiometria próxima aos valores teóricos para todas as
temperaturas com fase pura, sendo que nas amostras obtidas por
combustão foi evidenciado um melhor controle estequiométrico. Os
resultados da reflectância difusa mostraram uma forte absorção em toda
a região do espectro visível, com baixos valores no percentual de
reflectância. Esses valores confirmaram a obtenção de pós com tonalidade
escura que se acentua à medida que há acréscimo da temperatura, com a
formação de fase pura de CuCr2O4 de tonalidade preta intensa em
concordância com os valores dos parâmetros colorimétricos, L*, a* e b*. Na
maior temperatura de calcinação, a 1100oC, o material formado apresentou
tonalidade verde característica da formação das fases de CuCrO2 e Cr2O3,
segundo os valores negativos da coordenada a*. Com os resultados
obtidos neste trabalho foi possível verificar que as condições de síntese
inerentes ao método experimental, a relação Cu/Cr e a temperatura de
calcinação são fatores determinantes para a formação da fase pura de
CuCr2O4. Os pigmentos aplicados apresentaram semelhante
comportamento com variação na tonalidade conforme o vidrado utilizado.
Quanto ao método empregado, a reação de combustão em solução
apresentou as vantagens de ser mais rápido, de execução mais simples e
com maior percentual de rendimento, em torno de 98%.
REFERÊNCIAS
ABREU, M. A. Reciclagem do resíduo de cromo da indústria do curtume como pigmentos cerâmicos. 2006. 151 f. Tese (Doutorado em Engenharia) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2006.
ALBUQUERQUE, G. B. DE.; BALLMANN, T. J. S.; FOLGUERAS, M. V.; PRIM, S. R. Síntese de pigmento cerâmico verde com base na estrutura cristalina da wollastonita. Matéria, v. 21, n. 2, p. 355–364, 2016.
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
AMRUTE, A. P.; LODZIANA, Z.; MONDELLI, C.; KRUMEICH, F.; PÉREZ- RAMÍREZ, J. Solid-state chemistry of cuprous delafossites: synthesis and stability aspects. Chemistry of Materials, v. 21, n. 25, p. 4423–4435, oct. 2013.
BAJAJ, R.; SHARMA, M.; BAHADUR, D. Visible light-driven novel nanocomposite (BiVO4/CuCr2O4) for efficient degradation of organic dye. Dalton Transactions, v. 42, n. 19, p. 6736-6744, maio 2013.
BESHKAR, F.; ZINATLOO-AJABSHIR, S.; SALAVATI-NIASARI, M. Preparation and characterization of the CuCr2O4 nanostructures via a new simple route. Journal of Materials Science: Materials in Electronics, v. 26, n. 7, p. 5043–5051, jul. 2015.
CASQUEIRA, R. DE G. Pigmentos Inorgânicos: propriedades, métodos de síntese e aplicações. Série Rochas e Minerais Industriais. Rio de Janeiro: CETEM/MCT, 2008. p. 46.
CUI, H.; ZAYAT, M.; LEVY, D. Sol-Gel synthesis of nanoscaled spinels using propylene oxide as a gelation agent. Journal of Sol-Gel Science and Technology, v. 35, n. 3, p. 175–181, set. 2005.
DOLLASE, W. A.; O’NEILL, H. S. C. The spinels CuCr2O4 and CuRh2O4. Acta Crystallographica Section C Crystal Structure Communications, v. 53, n. 6, p. 657–659, 1997.
DURRANI, S. K.; HUSSAIN, S.Z; SAEED, K.; KHAN, Y.; ARIF, M.; AHMED, N. Hydrothermal synthesis and characterization of nanosized transition metal chromite spinels. Turkish Journal of Chemistry, v. 36, n. 1, p. 111–120, 2012.
GENG, Q.; ZHAO, X.; GAO, X.; YANG, S.; LIU, G. Low-temperature combustion synthesis of CuCr2O4 spinel powder for spectrally selective paints. Journal of Sol-Gel Science and Technology, v. 61, n. 1, p. 281–288, jan. 2012.
GOMES, V. Desenvolvimento e caracterização de pigmentos cerâmicos baseados em alumina e mulita a partir da lama de anodização de alumínio. Tese. 2005. 116 f. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2005.
HOSSEINI, S. G.; ABAZARI, R.; GAVI, A. Pure CuCr2O4 nanoparticles: Synthesis, characterization and their morphological and size effects on the catalytic thermal decomposition of ammonium perchlorate. Solid State Sciences, v. 37, p. 72–79, nov. 2014.
JACOB, K. T.; KALE, G. M.; IYENGAR, G. N. K. Oxygen potentials, Gibbs’ energies and phase relations in the Cu-Cr-O system. Journal of Materials
256
Science, v. 21, n. 8, p. 2753–2758, ago. 1986.
KAKIHANA, M.; YOSHIMURA, M. Synthesis and characteristics of complex multicomponent oxides prepared by polymer complex method. Bulletin of the Chemical Society of Japan, v. 72, n. 7, p. 1427–1443, jul. 1999.
KIMINAMI, R. H. G. A. Combustion synthesis of nanopowder ceramic powders. KONA Powder and Particle Journal, v. 19, n. 19, p. 156–165, 2001.
LI, W.; CHENG, H. Cu–Cr–O nanocomposites: Synthesis and characterization as catalysts for solid state propellants. Solid State Sciences, v. 9, n. 8, p. 750–755, ago. 2007.
LIM, S. H.; DESU, S.; RASTOGI, A. C. Chemical spray pyrolysis deposition and characterization of p-type CuCr1−xMgxO2 transparent oxide semiconductor thin films. Journal of Physics and Chemistry of Solids, v. 69, n. 8, p. 2047–2056, ago. 2008.
MALI, A.; ATAIE, A. Influence of Fe/Ba molar ratio on the characteristics of Ba-hexaferrite particles prepared by sol–gel combustion method. Journal of Alloys and Compounds, v. 399, n. 1-2, p. 245–250, ago. 2005.
MATULKOVA, I.; HOLEC, P.; PACAKOVA, B.; KUBICKOVA, S.; NEMEC, I.; MANTLIKOVA, A.; PLOCEK, J.; NIZNANSKY , D.; VEJPRAVOVA, J. On preparation of nanocrystalline chromites by co-precipitation and autocombustion methods. Materials Science and Engineering: B, v. 195, p. 66–73, maio 2015.
SADEK, H. E. H.; KHATTAB, R.M.; GABER, A.A.; ZAWRAH, M.F. Nano Mg1−xNixAl2O4 spinel pigments for advanced applications. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, v. 125, p. 353–358, maio 2014.
SATHISKUMAR, P. S.; THOMAS, C. R.; MADRAS, G. Solution combustion synthesis of nanosized copper chromite and its use as a burn rate modifier in solid propellants. Industrial & Engineering Chemistry Research, v. 51, n. 30, p. 10108–10116, jul. 2012.
SILVA, A. L. A. DA. Síntese e Caracterização de Cromitas de Lantânio Dopadas com Estrôncio e Bário para Aplicação em Células a Combustível de Óxido Sólido. 2011. 129 f. Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2011.
STROUPE, J. D. An X-Ray Diffraction Study of the Copper Chromites and of the “Copper-Chromium Oxide” Catalyst. Journal of the American Chemical Society, v. 71, n. 2, p. 569–572, fev. 1949.
MAIS CIÊNCIA E INOVAÇÃO PARA TODOS NÓS
VOLUME 1
Mais Ciência e Inovação no Maranhão
Coleção: FAPEMA de 2015 à 2018
VOLUME 1